電波干渉計偏光観測で探る AGN ジェットのプラズマ環境 林 隆之 (Univ. Tokyo, NAOJ/VLBI) 共同研究者：土居 明広 (ISAS/JAXA), 永井 洋 (NAOJ/ALMA) 秋山 和徳 (NAOJ/VLBI), 浅田 圭一 (ASIAA)

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1 電波干渉計偏光観測で探る AGN ジェットのプラズマ環境 林 隆之 (Univ. Tokyo, NAOJ/VLBI) 共同研究者：土居 明広 (ISAS/JAXA), 永井 洋 (NAOJ/ALMA) 秋山 和徳 (NAOJ/VLBI), 浅田 圭一 (ASIAA)

2 AGN 電波ジェットと偏波

3 1.Introduction Extragalactic radio sources Radio morphology –Radiated by synchrotron radiation 3 Hotspot Core Jet Lobe Hotspot Jet Cygnus A

4 1.Introduction Radiation from Extragalactic radio sources Radiative processes 衝撃波面において ・粒子加速 ・強磁場生成 ⇒シンクロトロン放射 海洋研究開発機構 (JAMSTEC) 粒子加速強磁場生成シンクロトロン放射

5 Polarization – 磁場に垂直な強い偏光 （単一磁場では理論的には Max~70% ） – 様々な磁場の方向により数 10% 1.Introduction Polarization in Extragalactic radio sources Wolfgang Christian Asada+ 2002 MOJAVE

6 偏波で探る BAL クェーサー

7 – 青方偏移した金属吸収線 (e.g. C IV, Mg II ) @ rest-UV ｚ～ 2 より遠方で多く発見 – 大きな等価幅 ; – 大きなドップラー偏移 ; – ~15% のクェーサーが BAL を持つ (SDSS DR5, Shen+2008) Introduction: Broad Absorption Line (BAL) quasars ⇒降着円盤風の熱的ガスが吸収体？ Gregg+ 2000 CIV 7 Proga+ 2000

8 BAL quasars の電波源サイズ (Becker+ 2000) – 大規模ジェット天体が non-BAL quasar に比べ少なく –kpc スケール以下のコンパクト電波源が多い Question １． BAL quasars に多いコンパクト電波源の正体は？ ２．なぜ BAL quasars にコンパクト電波源が多いのか？ Introduction ： BAL quasars に付随する電波源 Montenegro-Monte+ 2008 300pc 200kpc 8

9 QUESTION 1 BAL quasars に多いコンパクト電波源の正体は？ ２つの仮説 – 比較的生まれて間もないジェットを持つ若い電波源？ –pole-on で見かけのサイズが小さいだけ？（ Blazar ？） アウトフローの噴出 角にも示唆？

10 Introduction ： BAL と電波源進化の関係 BAL quasars の電波スペクトル –BAL quasars は凸型スペクトルを示す (Montenegro-monte+ 2008) 凸型スペクトルは若い電波源の特徴 ⇒ BAL quasars には若い電波源が多い ？ 10 Montenegro-Monte+ 2008

11 問題点 – ブレーザーの若い電波源への contamination スペクトルだけでは区別が難しい Introduction ： 若い電波源と Blazar Flux Frequency Flux Frequency 凸型 Flat 凸型 Disk Jet Plasma 11 若い電波源 Blazar

12 Disk Jet Disk Jet Plasma Introduction ： 若い電波源と Blazar 12 解決法 偏波とジェット形態を見る – 偏波の違い Plasma 中の Faraday rotation 磁場をもった plasma では電磁波は旋光 非一様な plasma があると beam 内で消偏波 ⇒若い電波源では中心部で偏波率～ゼロ – 形態の違い 相対論的 beaming 効果 ジェットを pole-on から見ると 近づく jet が明るく遠ざかる jet が暗く見える ⇒ Blazar では one-sided jet

13 偏波強 偏波弱 狙いとアプローチ –BAL クェーサーのコンパクト電波源は若い電波源か判定を ジェット形態と偏波と併せて天体の種別を同定 Introduction ： 本研究の目的 13 スペクトル core 偏波 jet 形態 若い電波源凸型弱い two-sided jet Blazar Flat/ 凸型強い one-sided jet 若い電波源 Blazar

14 Introduction ： VLBI による先行研究 14 BAL quasars の VLBI イメージングは黎明期 –Viewing angle に系統的な傾向なし 8 天体 one-sided jet, 3 天体 two-sided jet （ Montenegro-monte+2008 ） – 天体の性質にはまだ迫れていない 3 周波以上の観測は 2 天体のみ，多周波偏波観測はまだ (Kunert- Bajraszewska+2006, Reynolds+2009) 「ちょっと見てみました」という研究がほとんど

15 Observation ： 観測 観測装置： VLBA –VLBI 専用鏡＠ USA 最大基線長 8600km – 空間分解能 20 cm ： ～ 10mas 6 cm ： ～ 2mas 3.6 cm ： ～ 1mas （ 1mas ～ 8.4pc@z~2 ） 観測＠ 2010 Jun 25 （ PI: Hayashi ） – 偏波イメージング感度 3σ ～ 1mJy/beam ※ アーカイブ（ 90cm ）も利用 15

16 Sample selection –SDSS DR3 quasars46,420 天体 –BALQ (Trump+ 2006) ⇒ 4,784 天体 –VLA FIRST 電波源⇒ 492 天体 – ピーク Flux ⇒ 23 天体 –VLBI 検出＠ OCTAVE ⇒ 20 天体 – 本観測＠ VLBA ⇒ 4 天体 今回報告は J1159+0112 の 1 天体 J1159+0112 –VLA で点源 – 凸型スペクトル （ Montenegro-monte+ 2008 ） Observation ： 天体選定 16

17 Result: Total intensity map 17 327 MHz 1.7 GHz 4.9 GHz 8.3 GHz Unresolved in VLA-scale preliminary

18 Result ： Spectral index and polarization map 18 500pc 1.7–4.9GHz Jet 500pc ： E vector ： degree of polarization Undetected 1.7 GHz preliminary

19 Discussion 1 : 若い電波源か Blazar か？ 本観測 –J1159+0112 無偏波コア Two-sided ジェット ⇒ Blazar ではなく若い電波源 先行研究２天体 (Kunert- Bajraszewska+2006, Reynolds+2009) – 他に多周波 VLBI 観測された全 2 天体も若い電波源 – 我々の研究を加えて打率 3/3 BAL quasar のコンパクト電波源は 一般に若い電波源である可能性あり （今後，要サーベイ観測）

20 Discussion 2 : Polarization in hotspot ジェット先端の非常に高い偏波率 – 星間物質との相互作用で励起された強磁場が起源？ – ファラデー回転から求めた磁場角度はジェットと垂直 ⇒ 大規模ジェットに見られる hotspot !! 20 PolarizationStokes I Cygnus A 500pc Stokes I Montenegro-Monte+ 2008 BAL quasar のコンパクト電波源は 星間物質と強い相互作用を見せている？ （今後，要サーベイ観測）

21 Summary BAL quasar にはコンパクトな電波源が多い – コンパクト電波源の正体は？ 若い電波源か Blazar かどちらか。 我々の観測では若い電波源を 1 天体同定 先行研究と併せて 3/3 が若い電波源 J1159+0112 では ISM との強い相互作用

22 QUESTION ２（付録） ２. なぜ BAL quasars にコンパクト電波源が多いのか？ ２つの仮説 – 降着円盤風と非熱的ジェットは同時に駆動される？ –BAL quasar のコンパクト電波源は大きくなれない？ 若い電波源？ ⇒ こちらを作業仮説としてアプローチ

23 Discussion 3 : 銀河進化と BAL quasars Pure disk galaxy Pseudo-bulge No relation between BH and bulge Major merger Starburst, buried quasar ? Quasar phase Classical bulge Ellliptical Correlation between BH mass and bulge mass BAL works as AGN feedback to the galaxy ?? BAL (Kormendy+ 2011)

24 Discussion 3 : 銀河進化と BAL quasars Starburst, buried quasar ? Quasar phase 星形成段階からクェーサー段階で何が起きているか？ (Lipari+ 2006) ULIRG Quasars BAL

25 Discussion 3 : ISM rich な環境と電波ジェット BAL quasars の電波ジェット –ISM に抑制され「見かけは子供，頭脳は大人」か？ Time Activity Amount Size Jet BAL Dust BAL quasar は non-BAL quasar より ISM rich な環境にいるのでは？ BAL quasar にコンパクト電波源が多いのは 星間物質とに抑圧されているから？ （今後，要詳細な観測）

26 Summary 2 BAL quasar にはコンパクトな電波源が多い – コンパクト電波源の正体は？ 若い電波源か Blazar かどちらか。 我々の観測では若い電波源を 1 天体同定 先行研究と併せて 3/3 が若い電波源 J1159+0112 では ISM との強い相互作用 – なぜコンパクト電波源が多いか？ 仮説： Dense ISM に覆われて電波ジェットが抑制されてる？ Non-BAL quasars では両者は概ね一致 BAL quasars ではどうなのだろうか？？（観測 提案中） 高エネルギー物理を利用して AGN- 銀河共進化にアプローチ！