茨城 32-m 鏡による 6.7 GHz メタノールメーザー源の単一鏡強度モニター

米倉覚則、杉山孝一郎、齋藤悠、石井翔太、百瀬宗武（茨城大学）
平本信善、元木業人、藤沢健太（山口大学）	

6.7 GHz メタノールメーザー• 大質量星形成活動のみに付随– （中小質量星形成活動に付随した検出例は、今のところ無い）• ９００天体程度が発見されている– （Caswell+10, Green+10, ...）• 中心星により暖められたダストからの赤外線放射による励起=> 比較的強度は安定と予想される– （vs. 衝突により励起される H2O メーザー）が。。。
2

6.7 GHz メタノールメーザー源の周期強度変動

Vlsr (km/s)

G12.89+0.49 メタノールメーザーのダイナミックス
ペクトル（Goedhart+ 09）: 29.5日周期の変動	

MJD

Flux (Jy)6.7 GHz メタノールメーザー源の周期強度変動	
12 天体が周期的な変動 ：連続的／間欠的	4Fujisawa+14a	

6.7 GHz メタノールメーザー源の強度変動	
突発的な増光を示すものもある	

5G33.641-0.228 (Fujisawa+14b)	

周期変動の変動機構: 様々なシナリオ(e.g., Goedhart+ 08)	• Stellar pulsational instability– 大質量原始星の脈動不安定モデル• Colliding wind binary– 近接点における恒星風同士の衝突, 種光子の強度変動• Circumbinary accretion disk
– 粘性による角運動量輸送により、ガス降着を励起• Precessing jets
• Density enhancements in a rotating
accretion disk
– 中心星放射, ダスト放射の遮蔽	大質量原始星の脈動不安定モデル(Inayoshi+ 13)	• 星半径最大時に不安定帯が存在– > 10-3 Mo yr-1
– ~ 103 yr 滞在• 周期: 数10-数100日• P-L 関係も予言Inayoshi+ (2013)	

[左]: 様々な降着率での原始星進化における脈動不安定モデル (丸: 安定, 星: 不安定)。[右]: P-L関係 (四角: 観測点)。	

– 原始星時代の物理パラメータ(質量、半径、星表面の降着率)と直接相関	– Sub-au スケールの物理パラメータを測定する唯一の手法！？	
大質量星形成過程の拡大描画: 空間スケールと観測装置	

問題意識・研究目的	
• 長期・高頻度でモニターされたのはわずか~60天体– メタノールメーザーの母数： 900天体以上(e.g., Pestalozzi+ 05; Xu+ 09; Caswell+ 10; Green+ 10)– 大部分が南半球においてモニターされている• 期間: 5-10年, 頻度: 1-2週間 (e.g., Goedhart+ 04)• 北半球において、観測可能な天体を、無バイアスに長期・高頻度に強度変動モニター！
• P-L 関係の観測的検証を通じて、周期変動の脈動不安定説を検証することを目指して、周期変動天体のサンプル数増加を目指す！

単一鏡モニタープロジェクト：観測概要	
• 6.7 GHz メタノールメー
ザー観測候補天体– 母体：~900天体• 既存のメタノールカタログをコンパイル– 選出条件：1. 赤緯 ≧ –30 deg
2. 2 arcmin 内に候補天体が複数存在する場合、最も強度が強い天体方向に対してのみ観測

384天体	• モニター概要– 望遠鏡：日立32-m• 望遠鏡自体の詳細は
B09b(米倉 他) 講演参照

– 期間（継続中）：• 2012/12/30 ~ 2014/01/10• 2014/05〜– 運用頻度：毎日– 観測頻度：
9日に1度／各天体☞100日以上の中・長周期変動の検出に適当	結果（１）：周期変動天体	
• 検出率：(少なくとも) 6 / 388 天体 => 1.5 %• 新検出：4 / 6 天体
天体名	014.23-00.50	

028.02-00.44	

周期	〜170 日	〜120 日	

• 既知の天体：2036.70+00.09	 075.76+00.34	
〜55 日	

〜120 日	G 036.70+00.09	
63 sigma
52.46 km/s
53.16 km/s
53.60 km/s
55.18 km/s
61.99 km/s

Flux density [Jy]Flux density [Jy]	

5432
1

LSR Velocity [km s-1]	

周期 〜 55 日	

056300

56400

56500
MJD [day]

56600

56700

G 028.02-00.44	
Flux density [Jy]	

73 sigma
16.16 km/s
17.04 km/s
23.50 km/s
24.68 km/s

6Flux density [Jy]5432

LSR Velocity [km s-1]	

10

周期 〜 120 日	

56300

56400

56500
MJD [day]

56600

56700

G 075.76+00.34	
100

3 sigma-9.43 km/s
-2.62 km/s
-1.52 km/s
-0.38 km/s
0.14 km/s
0.67 km/s

Flux density [Jy]Flux density [Jy]	

8060

40200

LSR Velocity [km s-1]	

周期 〜 120 日	

56300

56400

56500
MJD [day]

56600

56700

G 014.23-00.50	
43 sigma
25.34 km/s

3.5

Flux density [Jy]Flux density [Jy]	

32.5
2
1.5
1
0.5
0

LSR Velocity [km s-1]	

• 周期 〜170 日	

56300

56400

56500
MJD [day]

56600

56700

1212

3

4~170 days
~120 days
4 periodic4. New detection of the methanol maser sources showing periodic flux variatiotion rate of Fig.
Horizontal and Vertical axes show LSR velocity and Modified Julian Day, respectiv
iod is shown by characters marked by red colors.
)
P-L
関係: アップグレード版	

500~0.019 cycles/day~53 days

Luminosity [104 Lsun]

400D\/day)◆ Progress

100◎ Periodic

6X10-310・trying to dthe “Com・Expect to■: 新検出 (G28.02を除く)
ysis better■: 既存

3X10-3
1X10-31PL∝

0.1

0.98

■: 不安定帯（理論）	
0.08

0.10.01
110100Period [day]1000c analysis using the compressed sensing. Right: Updated P-L relation. Red squares showis work. Note that G 028.02-00.44 is not associated with any IRAS point sources.

◎ Updated

・Seem to b・Need mor

結果(2) 突発天体	
G33.641-0.228 	
600

Flux density [Jy]

500
400

3 sigmaComp 1Comp 2Comp 3Comp 4Comp 5Comp 6Comp 7Comp 8300
200100056820 56830 56840 56850 56860 56870 56880 56890 56900 56910 56920
MJD [day]600

Flux density [Jy]

500
400
300
200
100056895 56896 56897 56898 56899 56900 56901 56902 56903 56904 56905
MJD [day]3 sigmaComp 1
Comp 2Comp 3Comp 4Comp 5Comp 6Comp 7
Comp 8

まとめ ＆ 今後の展望	• モニター観測（９日に１回、継続期間１年）により、すくなくとも６天体の周期変動天体を検出。うち、4 天体が新検出。
４天体の変動周期は、〜55 - 〜170 日。突発的に増光する天体もいくつか発見。
• より長周期の天体の検出を目指す (> 200 days)– モニター観測を継続（〜３年）– 観測頻度：〜９日に１回• より短周期の天体の検出を目指す (< 30 days)– より高頻度な観測を実施予定 (〜3-4 日に１回を、数ヶ月間）• 突発増光天体のライトカーブを求める– １日１回よりも高頻度な観測を実施中• 周期解析方法の確立（圧縮センシング：本間他）

今後の展望	• 周期解析方法の開発
Flux
CS(2012年秋季年会 V150a, 本間他)を用いた周期解析

200zero−padding– 国立天文台の本間希樹
氏・田崎文得氏からご協力賜る– 圧縮センシング

36.70+00
G 036.70+00.09	

4100

200300
MJD − 56250 (day)400500

0.02

0.04
0.06
Frequency [cycles/day]

0.08

0.1

20
10000.5

Frequency: ~0.019 cycles/day
Period: ~53 days	• 通常のフーリエ変換のよう
00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
Frequency [cycles/day]に“0 padding”を行わない• より高精度に周期解析が G 036.70+00.09 で新検出された周期強度変動への圧縮センシングの適用例
可能となることを期待
上: ある成分の変動（赤: 観測点, 緑: FFT時の0 padding, 青: 圧縮センシングのモデル）• MATLABを用いたプログラ
中: 通常のFFTによる周期解析結果
ミング	
下: 圧縮センシングによる周期解析結果