大学VLBI連携・東アジアVLBI観測網の22GHz観測ワークショップ 2010/11/12

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1 大学VLBI連携・東アジアVLBI観測網の22GHz観測ワークショップ 2010/11/12
JVNによる 活動銀河核の大規模観測 土居 明広 (JAXA) 大学VLBI連携・東アジアVLBI観測網の22GHz観測ワークショップ 2010/11/12

2 JVN の基本性能

3 Japanese VLBI Network (JVN)
　　　　　　　　　　　（2005年～） 　　 ・ 苫小牧１１ｍ ・ 臼田６４ｍ ・ 鹿島３４ｍ ・ つくば３２ｍ ・ 岐阜１１ｍ ・ VERA ２０ｍ ×４ ・ 山口３２ｍ ・ 内之浦３４ｍ ・ 高萩/日立３２ｍ ■　観測バンド ・ 6.7 GHz ・ 8.4 GHz ・ 22 GHｚ + 2.3 GHz ? + 43 GHz ? 空間分解能 ～1-3 mas

4 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）
2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

5 JVN へ示された AGN大規模観測提案

6 2008年のワークショップ

7 JVNによる VSOP-2 Calibrator Surveyの可能性
2008年発表資料から転載 JVNによる VSOP-2 Calibrator Surveyの可能性 須藤広志（岐阜大） 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

8 JVN独自の方向性: Spectrum Survey?
2008年発表資料から転載 JVN独自の方向性: Spectrum Survey? 多周波同時観測でSpectrum Indexを得る 　　 inverted spectrum source を探す Combination SXKQ : JVN XK : e-VLBI(OCTAVE) mas beam matching マシンタイム SXKQ(JVN)だと4000時間（スナップショット） XK(e-VLBI)だと1000時間 Complete sampleで天文学的な意義 　　あるいはspectral indexとサイズ関係のphysics

9 秦和弘（総研大） 共同研究者 土居明広（宇宙研）
2008年発表資料から転載 JVNによる 低光度AGNサーベイ の提案 秦和弘（総研大） 共同研究者 土居明広（宇宙研） 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

10 VLBIで検出可能な降着円盤の存在 理論：輝度温度～1010Kの高温降着流（ADAF）を予言
2008年発表資料から転載 VLBIで検出可能な降着円盤の存在 理論：輝度温度～1010Kの高温降着流（ADAF）を予言 Narayan ADAF理論SED ～100Rg以内からの 熱的シンクロトロン Log(νLν)erg/s VLBIにとって、特にLLAGNが興味深い点は、 VLBIで直接検出可能な高い輝度温度をもった降着円盤が 存在することである。 周波数 VLBI LLAGNはVLBIを用いて直接円盤研究ができる舞台

11 LLAGNの電波性質：variability
2008年発表資料から転載 LLAGNの電波性質：variability Anderson +2005 数日のタイムスケールは当たり前 1日以内の変動も多くの LLAGNで一般的に観測される 放射領域が 非常にコンパクト ～100Rg であることは分かったが、 やはり起源（jet or disk）は不明

12 JVNへの観測提案 masスケールで電波コアの多周波（2.3, 8.4, 22, 43 GHz）
2008年発表資料から転載 JVNへの観測提案 やりたいことはいろいろある… 円盤イメージング、コアスペクトル調査、光度変動、偏波、 弱ジェットモニター、コアシフト、電波-X線相関… この中で、JVNの能力である 周波数の多さ・1masに迫る分解能・感度(大望遠鏡) を存分に発揮できるテーマとして提案したいのは masスケールで電波コアの多周波（2.3, 8.4, 22, 43 GHz） 同時スペクトルを測定して電波コアの起源に迫る 今まで測定されてきたコアスペクトルはそのほとんどがVLAコア VLBIで、22、43 GHzも含めて、同時にスペクトルを測定した LLAGNは３天体ほど。

13 VLA15GHzサーベイから5mJy 以上の天体をセレクト
2008年発表資料から転載 候補天体 VLA15GHzサーベイから5mJy 以上の天体をセレクト 31天体 これは8GHzにおいて 臼田なしでの位相補償観測（オンソース1時間、8アンテナ、256MHz） フラットスペクトル ファクター2の光度変動 ミッシングフラックス比 VLBI/VLA = 70 % を仮定した状況で計算上イメージSN > 10を達成できる天体に対応 2.3GHz 8GHz 22GHz 43GHz PR 大望遠鏡無 15 31 19 14 PR 大望遠鏡有 高周波まで検出できるサンプルを増やすため、野辺山を入れて2.3～22 GHzは全天体を、43GHzはできる天体で観測したい 平均的には1周波あたりオンソース1時間 トータル : 150 ～ 200時間 野辺山 : ～50時間

14 土居明広 （VSOP-2/ASTRO-G） 関係者： 浅田圭一, 永井洋, JVNチーム, OCTAVEチーム
2008年発表資料から転載 高降着率円盤を持つ AGNの観測研究 土居明広 （VSOP-2/ASTRO-G） 関係者： 浅田圭一, 永井洋, JVNチーム, OCTAVEチーム 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

15 OCTAVE の成果（BALQSO） Doi et al. 2009, PASJ
2008年発表資料から転載 Proga, Stone, and Kallman (2000) 密度 速度場 ~ 0.1 pc BH 降着円盤 共存!! 放射圧で加速されるサーマルアウトフロー 磁気圧で加速されるノンサーマルジェット ← UV スペクトル, 理論 ← OCTAVE 検出

16 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）
2008年発表資料から転載 AGN多様性の統一理解へ向けて L可視（Disk） NLS1 BALQSO －1 －2 －3 －4 －5 －6 L電波/L可視 L電波（Ｊｅｔ） Quasar Log (L/LEdd ) Seyfert 低光度AGN 5 　 6 　　 7 　 　 8 　　 Log (MBH / M◎ ) 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

17 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）
2008年発表資料から転載 観測提案（案） ■　サンプル例 　＊ NLS1 - ３０天体 （Whalen et al. 2006、Komossa et al. 2006） （知られている全ての radio-loud NLS1） 　＊ BALQSO - SDSS BAL 電波源、フラックス上位 23 天体 　　（“OCTAVE サンプル”） ■　観測バンド - S / X / K / Q - ほぼ同時観測 （≪１か月） ■　偏波観測（ＦＲＭ） ■　観測時間 - ~30 hr (第１段階) - ~200 hr (第2段階) 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS （Akihiro Doi）

18 若い電波銀河の22 GHzモニター観測 JVNプロジェクト観測提案： 永井 洋 （国立天文台） 提案内容
2008年発表資料から転載 JVNプロジェクト観測提案： 若い電波銀河の22 GHzモニター観測 永井　洋 （国立天文台） 提案内容 GPS/HFP (galaxy type) 3hr/天体を3ヶ月おきにモニター 年間264時間を観測提案 2008年10月1日 VSOP-2メーザー & JVN ジョイントWS

19 2008年発表資料から転載 What’s CSS, GPS, HFP? Optical IDがGalaxyタイプのHFP/GPS/CSSの多くは、対象的なローブ構造を持つ（ローブが電波放射の大部分を担う） -->CSO, MSOと呼ばれる Compact Symmetric Objects (CSOs) /GPS・HFP galaxy ~1 kpc Medium Symmetric Objects (MSOs) /CSS galaxy 進化？ ~20 kpc 巨大な電波銀河(FRII)と形状はそっくりだが、 サイズが小さい 150 kpc

20 But・・・ GPS/HFP galaxyも（特に高周波で）時間変動を示すことが明らかになってきた！
2008年発表資料から転載 But・・・ GPS/HFP galaxyも（特に高周波で）時間変動を示すことが明らかになってきた！ （タイムスケール～month-year、変動規模～数-数10%） １．GPS galaxyの中にもblazarのcontamination? ２．若い電波銀河に、intrinsicな変動がある？ Torniainen+ 2007

21 2008年発表資料から転載 そこで、観測提案 ■目的 galaxyのどの成分が時間変動をしているのかを明らかにする ■期待される成果 ・Blazarのコンタミの除去 -->電波銀河の各進化段階におけるpopulationを明確にすることで、精密な進化モデルの構築へ貢献 ・Young radio sourceの変動 -->ISMのムラ？ 　　ジェットが間欠泉？ 　　活動がフェードアウト？ GPS, CSS, FRIIの個数分布 Number O’Dea 1998 LS [kpc] Bicknell+ 1997

22 各観測提案の要求一覧 バンド 観測時間 内容 キャリブレータスペクトルサーベイ（須藤） S/X/K/Q 1000 or 4000 hr
数百天体、多周波ほぼ同時 低光度AGNサーベイ（秦） 200 hr 31 天体、多周波ほぼ同時 高降着率AGNサーベイ（土居） 53 天体、多周波ほぼ同時 若い電波銀河のモニター（永井） K 264 hr/yr 22 天体、3ヶ月毎モニタ

23 多数の天体の撮像撮像 × 微弱天体の検出 多周波での観測
JVN のポテンシャル 多数の天体の撮像撮像 × 微弱天体の検出 多周波での観測 以下、観測実績の例から、JVNのポテンシャルを簡単に示す

24 JVNによる多数天体の撮像 @ 8 GHz 例： ３観測(U06075, U06085, U06140) で AGN １６天体を撮像
targets → Doi et al. 2007, PASJ

25 ＪＶＮで検出された微弱天体 ＠ 8 GHz Doi et al. 2007, PASJ 末松修論（2006山口大学） 4 mJy 3 mJy

26 JVNによる多周波ほぼ同時観測 @ S/C/X
2.3 GHz 6.7 GHz BALQSO ２ 天体の ３周波ほぼ同時観測。 （S/X は同時） [ Doi & Asada in prep. ] 8.4 GHz

27 （つづき） Doi & Asada in prep. ■　Peaked-spectrum BALQSO ２天体 若い電波銀河？

28 課題

29 課題 → 方針ある整備計画を 各局の性能向上 運用システム 提案受付の窓口
課題　→　方針ある整備計画を 運用システム 中央集中管理 （Sch-file 作成 & 配信、局遠隔運用、ログ集約） ＝ VERA運用システムの利活用 提案受付の窓口 大規模枠の設定、 審査方針の確立 各局の性能向上 フロントエンド・バックエンドの共通デザイン・共同製作 バンドパス特性の一致、メンテナンス管理、コスト 高確度 Tsys 自動モニタシステム scan間ではなく、常時（VLBA方式）、特に22/43GHzでは不可欠 指向確度・安定度の改善、ゲインカーブ管理

30 性能向上のポイント ◉ 連続波観測の性能 ◉ イメージノイズの内訳 (JVN実績からの推定) ≒ ダイナミックレンジ （イメージノイズ）
≒ キャリブレーション精度 ◉ イメージノイズの内訳 (JVN実績からの推定) 熱雑音：キャリブレーションエラー 〜 １：１０ ポインティング性能、Tsysモニタ/ゲインカーブ確度、 バンドパス特性の一致性・安定度、偏波特性、UV-coverage、、 総開口面積、局数、Tsys、帯域幅、観測時間、、、 アレイの物量を活かすには、各局の緻密な整備が必要

31 まとめ AGN連続波大規模観測の提案群 整備計画が必要 多周波ほぼ同時サーベイ、モニタ すべて 22 GHz を要求
大規模な科学運用をおこなうシステム 中央集中管理運用 大規模提案を受け付ける枠組 各局の整備 → キャリブレーションエラーの低減 → 撮像性能