ー宇宙進化学の完成を目指してー 谷口 義明 愛媛大学 宇宙進化研究センター

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1 ー宇宙進化学の完成を目指してー 谷口 義明 愛媛大学 宇宙進化研究センター
巨大ブラックホールと 銀河の共進化 ー宇宙進化学の完成を目指してー 谷口　義明 愛媛大学　 宇宙進化研究センター

2 銀河とブラックホールの共進化とは？ M● ~ 0.001 - 0.002 M○
｜ ル 質 量 マゴリアン関係 (太陽質量) 10億 大質量銀河 100万 天の川銀河 　ﾌﾞﾗｯｸﾎｰﾙ形成 銀河バルジの質量 (Marconi & Hunt 2003, ApJ, 589, L21)

3 共進化は面白いのか? Yes !

4 共進化の面白さ 10桁に及ぶ空間スケールの物理的進化
1012 cm アンドロメダ銀河 1022 cm 多階層理論と連結数値計算法で克服

5 共進化の面白さ 137億年に及ぶ物理的進化 共進化 多波長観測と多階層理論の融合で克服 赤方偏移 z ～ 30 初代星
初代ﾌﾞﾗｯｸﾎｰﾙ 　　　　　137億年の歴史 多波長観測と多階層理論の融合で克服

6 共進化はいつ始まったか? z ～ 30 ? M(DM) = 106 Msun M(baryon) =105 Msun
M(PopIII) = 103 Msun M● = 102 Msun M●/M(baryon) = 0.001

7 Possible Model for Formation of SMBH (Taniguchi 2004, PTPS, 155, 205)
Pop III-driven IMBH M● ~ 100 z ~ 30 ● ● ● ● ● ● τ(acc) ~ 0.4 Gyr ΔT ~ 0.6 Gyr (z: 30  10 ) ● ● Gas accretion-driven SMBH M● ~ 107 z ~10 τ(fric) ~ 1 Gyr ΔT ~ 1.7 Gyr (z: 10  3 ) Major merger-driven SMBH M● ~ 109 z ~3‐6 ● Maggorian Relation started

8 共進化は面白いのか? Yes ! DECIGOから見ても 面白いのか? Ummm．．．
BH共進化研究会＠筑波大学（2010年2月）

9 Super Massive Binary Observational Evidence? 1. Periodic Luminosity Variation 2. Wiggling of Radio Jets 3. Double BLRs 4. Orbital Motion

10 [1] 光度の周期的変動 Super massive binary ? ガス円盤の周期的な不安定性 ?
活動銀河OJ 287 の11年周期のバースト （Sillanpaa et al. 1988, ApJ, 325, 628)

11 Proposed Orbital Motion of SMB in OJ 287 (Valtonen+06, ApJ, 646, 36)

12 Periodic luminosity variation in 3C 273
合体銀河である

13 [2] 電波ジェットの蛇行 歳差運動 ? ジェットの出る場所が変化 ?
活動銀河4C の電波ジェットの蛇行 　(Roos et al. 1993, ApJ, 409, 130 )

14 [3] Double BLRs Super massive binary ? Disk Line ?
Hβ SDSS J のDouble BLRs 　(Boroson & Lauer 09, Nature, 458, 53; Gaskell 09, Nature, 463, 81)

15 Supermassive Binary in 3C 66B
[4] Orbital Motion Supermassive Binary in 3C 66B (Sudou+03, Science, 300, 1263) 1光年 10万光年 (NRAO)

16 Supermassive Binary in 3C 66B
Orbital Motion of Supermassive Binary in 3C 66B (Sudou+03, Science, 300, 1263) 赤緯 [ミリ秒角] 電波ジェット 1 5 2 6 0.1 光年 10 光年 4 3 電波ジェットの根元 赤径 [ミリ秒角]

17 電波ジェット 巨大ブラックホール 降着円盤

18 Ultraluminous starburst
全てのAGNは銀河の合体でできた? Major (wet) Merger Ultraluminous starburst  Quasars （Sanders+88, ApJ, 325, 74) Minor (wet) Merger Nuclear starburst  Seyferts （Taniguchi & Wada 96, ApJ, 469, 581 Taniguchi 99, ApJ, 524, 65)

19 Super Massive Binaryの形成?
銀河の合体は何を意味するか? 効率的なガス降着? or Super Massive Binaryの形成?

20 Dead Quasar Problem SMBHは太る一方だが、 クェーサーは近傍宇宙にない 自然に止まるエンジンがよい
（Rees 90, Science 247, 817 ) 自然に止まるエンジンがよい

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22 The GRAZER Engine Gas accretion ? No ! What accretes ? 2nd SMBH ガス降着は
あるだろう Gas accretion ? No ! What accretes ? 2nd SMBH

23 Total Power of GRAZER M●,1 = 109 Msun M●,2 = 108 Msun
Pgrazer = M●,2 c2 ~ 1062 erg 楽勝! Pradio jet ~ 1060 erg ~ 0.01 Egrazer

24 Membrane Paradigm (Thorne+86)
　点電荷 　導体球 BH BHは電気伝導体

25 BH Grazer B 合体してきた銀河の 中心核にあったBH

26 Grazing Orbit

27 Simple View of GRAZER

28 Electric Dipole Emission
Ldipole ~ 1046 erg s-1 B = 104 G M●,1 + M●,2 =109 Msun When grazing i.e., a1+a2=l1+l2

29 GRAZERで何が起こるか? ・2つの導体球 (BH) が磁場の中を公転運動する ・強い低周波ダイポール放射の発生
・ダイポール電場による相対論的電子の生成 ・相対論的電子による逆コンプトン散乱で 　光子は対生成エネルギーを得る ・ペアプラズマはBHバイナリのロッシェローブを満たす ・ペアプラズマは電気回路を作り、ジェットを形成

30 Grazer Engine 対生成が発生すると エンジンが働く 最終的には合体で エンジンが止まる ｌcr～ 0.1 pc
for M●～109Msun

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32 加速 ピンチ

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34 Molecular Torus probed by H2O Maser in NGC 4258
(Miyoshi et al. 1995, Nature, 373, 127)

35 なぜ3つの成分が?

36 GRAZERなら3つ!

37 Triple Jets in NGC 4258 (Cecil+92, ApJ, 390, 365)

38 GRAZER-driven Triple Jets

39 Jet Morphology Jetの 交差

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41 Radio Jet in NGC 6251 　(Perley et al. 1984, ApJS, 54, 291)

42 Triple Knots in NGC6251 　(Perley et al. 1984, ApJS, 54, 291)

43 VLBI Knots in NGC6251 　(Jones & Wherle. 1994, ApJ, 427, 221)

44 Triple Knots in Cen A 　(Meier+ 1989, AJ, 98, 27)

45 (Wilson & Ulvestad 1983, ApJ, 275, 8)
Triple Knots in NGC 1068 　(Wilson & Ulvestad 1983, ApJ, 275, 8)

46 TGR=5×107 q-1(M1+2,9)-3(l/0.1pc)4 yr
Life Time of the Jet TGR=5×107 q-1(M1+2,9)-3(l/0.1pc)4 yr where q = M2/M1 e.g., TGR=5×108yr for M1=109Msun, M2=108Msun, l=0.1pc (Begelman+1984) Grazerは止まる

47 Torb=102 (M1+2,9)-1/2(l/0.1pc)3/2 yr
Orbital Period Torb=102 (M1+2,9)-1/2(l/0.1pc)3/2 yr 人類は100年も AGNをモニターしていない

48 Waltzing Supermassive Binary
(Comerford+09, ApJ, 698, 956) Dual NLR probed by [OIII]5007 AGN 91個の内 32個：[OIII] velocity offset  Inspiraling SMBH ?

49 全てのAGNは Super Massive Binary! かもね・・・ 「AGNは・・・である」 というパラダイムは無い

50 人は電磁波に 騙されやすい？ DECIGO 重力波天文台に期待！