メーザーで探る銀河系中心（数pc以内の位置、固有運動計測）

小山友明、出口修至、三好真、小林秀行（国立天文台）

今井裕（鹿児島大）、 Shen, Zhi-Qiang （上海天文台）

銀河中心領域（数ｐｃ以内）
6• SMBHの存在 4× 10 M Sun （Ghez et al. 2003）• 多数の星団の存在（赤外線）• 非熱的コンパクト電波源
SgｒA*の存在（1 mas@7 mm）

0.8 pc 20”

Sgr A*
1” 0.04pc
0.04pcFalcke 2004

0.7 mas or 5.6AU

VLT Genzel et al. 2003

1

Orbit of S2

NTT+VLT black
Keckgreen

0.004 pc or 800 AU

Keck , Ghez

0.8” 0.032 pc

Sgr A* は赤外では非常に暗い（3σ）

zPeriod

15.56±0.35 yearzV(peri)〜7000 km/s

zPericenter 13.75 mas(110AU = 1200 Rsh)

Ghez et al.2003、Genzel et al. 2003

1995-2002
Keck

軌道運動

S1=S01S2=S02
S8=S04S12=S019
S13=S020
S14=S016

軌道が異なっている！
相対運動による影響
焦点の不定性による影響

異なっている!

Keck

NTT , VLT

0.016 pc

視野狭い
Ghez astroph 030610

Schodel et al 2003

0.01pc2

The detection of Flare
Where is the flare?
（Present activity)•0〜23 mas from focus of S2 (H, K, L )•Stellar wind of S2 (15 mas;120AU),
S16 (11 mas;90AU)VLT K band Genzel 2003

Motivation• 赤外mapにおける Sgr A*の位置をより高精度で測定 （10 mas以上）⇒電波（SiOメーザー）と赤外両方で検出できる星をもちいて、電波での星とSgr A*の相対位置を測定し、赤外のimageでのSgr A*の位置を導く• Sgr Ａ* (dynamical center）に対して SiOメーザーの付随した星の運動を測定（赤外での固有運動計測は相対運動のみ）• 銀河中心0.3pcより外側について固有精査（質量分布等）（赤外観測では視野、測定精度に制限約40”×40”、100 km/s > 2.5 mas/y）
過去の固有運動計測精度（VLA) ±0.16〜±3.47 mas/year（メーザーの空間分布を把握できていないことによる）高精度化に向けてメーザーの空間分布を詳細に把握する事が必要（VLAでは分解能不足50 mas）⇒位相補償相対VLBI（長時間積分）3ミラ型星のメーザー分布
IRS 10EE@8kpc

TX CAM@390pc

10 mas

10 masObservationz 観測日時① 2001/05/16, 7/31 ,10/1② 2003/01/11, 3/12, 10/6
③ 2004/3/8, 20z 観測

VLBA（位相補償長時間積分）
In beamz システム雑音温度

150K - 400K

z 観測天体SiOメーザーの付随した星（１Jy以下）
IRS 7 （0.22 pc）
IRS 10EE （0.35 pc）
他8天体 （〜1.8 pc）
z 参照天体0.4 pcSgr A*

Datev

Band width

Resolusion(Freq)

Int time(FOV)

Tracking center

01/05 ,07

1,24MHz×8

0.44 km/s

15 (Sgr A*, IRS10 EE, IRS 7, SiO6, SiO8)03/01,03,10

1,28MHz×40.88 km/s

0.13 (55”)

1 (Sgr A*)

04/03

216MHz×2

0.44 km/s0.6 (12”)

3 (Sgr A*, IRS 10EE, IRS 9)(7.6”)

4

Positions and distributions of maser spots ofIRS 10EE•
•
•
•
•
•

MIII (Figer et al 2004)
2-10 mas (16(16-80AU)
Mira or Super giant
OH Δv = 40km/s (Sjourman 1998)
Period 732 day (wood 1998)
0.34 pc from GC

2001/7

2001/7600mJy5 mas or 40AU

Sgr A

2004/3

2003/30.34pcPositions and distributions of maser spots ofIRS 15NE and SiO 6
IRS 15NE••••

MIII (Figer et al 2003)
2 mas (16AU)
Mira
0.44 pc from GC

2003/3300mJy5 mas or 40AU
2003/3

2004/3

SiO 6•••••

2-3 mas (16-24AU)
MiraOH Δv = 22km/s (Sjourman 1998)
45”(1.82pc)
H2O maser (Leveine 1995）

120mJy120mJy5 mas or 40AU
2003/3

2004/3

5

IRS 10EE ｖ=1
East offset
from Sgr A*
1mas

μ_x
This work

North offset

Reid 2003

μ_y-0.44±0.03 mas/y-2.22±0.10 mas/y-16±1-85±4km/s-2.12±0.20

mas/y

km/s

0.20±0.16 mas/yWith respect to Sgr A*

IRS 10EE ｖ=2
East offset
from Sgr A*
1mas

μ_x
This work
Ｖ=1

North offsetμ_y-0.41±0.03 mas/y-2.29±0.09 mas/y-16±1-85±4km/s-0.44±0.03 mas/ykm/s-2.22±0.10 mas/yWith respect to Sgr A*

6

IRAS 15NE

East offset
from Sgr A*

10 mas

10 masμ_xThis work

Reid 2003

μ_y-1.60±0.05 mas/y-5.70±0.06 mas/y-60±2-215±2km/s-1.66±0.24km/s-5.96±0.35

North offset
With respect to Sgr A*

SiO 6

East offset
from Sgr A*

10 mas

10 masThis work

Reid 2003

μ_x

μ_y

1.51±0.23 mas/y

1.47±0.38 mas/y57±956±145.30±0.99km/s

km/s

1.59±1.64

North offset
With respect to Sgr A*

7

Proper motions of stars near the gaseousminispiral
SiO 6
Present data

Sgr A*
Yusef-zadIRS １０EE
１０EE

IRS 15NE
IRS 13

Reid et al（VLA)

100km/s

100km/s

0.4 pc2 pc or 50”

The position of Sgr A*
on the NIR images at May 2002
• VLA（Reid et al）＋VLTで求められた
2002/5 でのSgr A*−星（IRS10EE,IRS15)の相対位置を用いて、VLBAとVLA（Reid)の星の位置の差から2002年5月のVLTでのSgr A*の位置（差）を新たに求めた

0.0004pc 800 AU• 0.935 mas (east) 0.015 mas (north） offset
from Reid et alStar（NonVLBA
Keplerianorbit）
VLBA VLA+IRS
10EEIRS
15NE
Average(x:mas)7.6842(y:mas)4.2071

VLT

VLA+VLTΘy(diff)Θy(diff)

7.6847

4.2069

0.47

-0.27

1.219011.2961.220411.296

1.4

0.3

0.935

0.015

2002年5月でのSgr A*−星の相対位置

8

My work

Ghez astroph 030610
Schodel 2004

Non Keplerian Fit

Mouward et al 2003, 2004,2005

Radio nominal position

20 mas4×105 M sun

Focus of S2 orbit

Fragile et al. 2000
Rubilar et al. 2001
Eckart et al 2002

50 mas9Peculiar motion of the Sgr A* on the NIR images？
μ_x (diff)

μ_ｙ (diff)

VLA

μ_x
μ_y (radio)(radio)(mas/yr)(mas/yr)+0.20±0.16 -2.12±0.20+0.08±0.32 -2.21±0.93 -0.12±0.36-0.09±0.95

Oyama-0.44±0.03+0.08±0.32 -2.21±0.93 +0.52±0.32 +0.05±0.94

IRS10
EE

-2.26±0.10

μ_x (IR)(mas/yr)

μ_y（IR)(mas/yr)

IRS 10EEの赤外、電波で計測された固有運動を比較する
R.A方向に0.52 mas/year (20 km/s） 1.6σの運動を検出
Sgr A*（dynamical center)に対するCluster(星団）の運動orCluster（dynamical center)に対するSgr A*の運動

Sgr A* or Cluster?
☆系外電波源に対するSgr A*の運動計測（VLBA)⇒−241±15 km/s（銀経）−7.6±0.7 km/s（銀緯） R0 = 8kpc
5.25、7.17 km/s（Dehnen 1998)
27.19±0.87 km/s kpc^-1（FeastR0 = 8kpc
1997）

Peculiar motion⇒−0.4±0.9 km/s （銀緯方向）−18±7 km/s

(銀経方向）

６３°

20 km/s（星団)20 km/s（Sgr A*)- 0.4±0.9 km/s

Reid et al. 2004

若い星団＋IMBH （Hansen et al. 2003,-18±7 km/s

R0 , Θ 0に大きく依存する⇒VERA

Levin et al. 2005,
Ebisuzaki et al. 2001, 2005 年会）

銀河面

10

Proper motions of stars near the gaseous
minispiral
SiO 6
Present data

Sgr A*
Yusef-zadIRS １０EE
１０EE

IRS 15NE
IRS 13

Reid et al（VLA)

100km/s

0.4 pc100km/s

2 pc or 50”

Mini spiral and Circum nuclear Disk

HCN, 1.2cm radio continuum

2 cm radio continuum
Yusef-Zadeh et al. 2000

11Conclusion
銀河中心近傍数 pcに存在する３つの星（１Jy以下の弱いメーザーが付随）について位相補償長時間積分によりイメージを取得し、またその固有運動を従来より5倍高精度で検出した(従来±0.2 mas ⇒今回 ±0.04 mas/year IRS 10EEの場合）（VLBI初検出(120mJy）
これにより• 赤外imageでのSgr A*の位置が (Reid 2003)の値より0.935 mas 東へ5づれている事を見出した（ 4× 10 M sun 以上のdark massの存在を示唆）• Star clusterが銀河中心Sgr A*(dynamical center）に対して20 km/s(1.6σ）で動いている事を見出した• 銀河中心 0.4 pc(projected)以内の質量下限値 2.7 × 10 6 M sun を求めた

Future and Present works•

赤外による銀河中心の観測（すばる）・θ_0 、R_0 の精密計測（数10km/s以内）⇒VERA•

メーザーの強度変動をモニター
IRS 7 (Super giant 10 masの広がり ）IRS28 (固有運動計測精度 現状±2-3 mas）

•VERA+Nobeyama(45m)+kashima(34m)（感度向上２倍、速度幅 800km/s、視野50秒、V=1,2同時観測）• 0-0.3°(switching or In beam, maser reference）
0.3-2°（VERA)
mini spiral (2 pc)
CND(3-10 pc)
CMZ(〜300 pc、2度以内)
Bulge

Burton et al12-27m/s-63km/s-12km/s-340km/s-120km/s-55m/s+52km/s+72km/s+75km/s+82km/sVlsr

13