Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ と銀河中心の巨大構造

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1 Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ と銀河中心の巨大構造
2014年6月6日(金)　佐々木 健斗

2 Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ Fermi-LATのγ線データから点源(AGNなど)を除くと・・・ Su et al.(2010)より

3 他の波長帯との相関（マイクロ波） (23GHz) Planck (30GHz + 44GHz) Planck(赤+黄)+Fermi(青)
Dobler et al.(2010) Planck collaboration(2012)

4 他の波長帯との相関（Ｘ線） (1.5keV) 緑(1-5GeV)とROSATデータ Su et al.(2010)
γ線と電波(上図)及びX線(下図)

5 Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ γ線（&電波）の双極構造+縁にＸ線の構造
Su et al.(2010) NASA γ線（&電波）の双極構造+縁にＸ線の構造 エネルギー源は中心のＢＨ（Ｓｇｒ Ａ＊～１０６Ｍ☉）への質 量降着　ｏｒ　ジェット　ｏｒ　爆発的星形成？

6 Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ 銀河面から南北に 広がる非常に巨大な双極構造 ｈａｒｄなスペクトル(指数が～-２)を持つ
境界面（ｅｄｇｅ）で明るさが急激に変化　　　　　　　　　　 衝撃波構造を示唆 明るさが全体で一様 ～10kpc 放射源は一体何なのか？ Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ. Ｆｅｒｍｉ ＬＡＴでの観測結果（１００-５００ＧｅＶ） 点源を除いてある（Ａｃｋｅｒｍａｎｎ ｅｔ ａｌ. ,２０１３）

7 Projection効果 上から見たBubble 上から見たBubble Shell状に放射する場合 全体が一様に放射する場合 観測者
射影すると中心付近が強く見える 射影すると縁付近が強く見える

8 Projection効果 観測で見られるような全体に 一様な強度を再現するには、 放射の空間分布を工夫する 必要がある
上から見たBubble 観測で見られるような全体に 一様な強度を再現するには、 放射の空間分布を工夫する 必要がある

9 ２つのモデル ハドロンモデル(ex. Crocker&Aharonian 2011) ・陽子(p)を加速し、p+p→π0→２γのように放射
　・加速機構は、ｓｈｏｃｋでの１次Ｆｅｒｍｉ加速が採用さ れることが多い 　・２次電子からのシンクロトロン放射でＷＭＡＰ-ｈａｚｅ も説明できるが、ＲＯＳＡＴの放射はうまくいかない レプトンモデル(ex. K.S.Cheng et al. 2011) 　・電子(ｅ)を加速し、逆コンプトン(ＩＣ)でγ線放射 　・冷却が早いため、乱流での２次加速が採用される

10 ２つのモデル ハドロンモデル(ex. Crocker&Aharonian 2011) ・π0の静止質量（～１４０MeV）に対応するカットオフ
　・冷却が効きにくく、高エネルギー側はカットなし？ レプトンモデル(ex. K.S.Cheng et al. 2011) 　・低エネルギー側のカットはなしか 　・冷却が早いため、高エネルギー側にカットオフ

11 ２次Ｆｅｒｍｉ加速 ランダム運動する星間雲や磁場の乱れなどの乱 流による加速 スペクトルの指数は加速源によって様々に変化
２次加速の様子は、乱流の振る舞いに大きく左右される

12 宇宙線の移流拡散方程式 移流拡散方程式 加速 ｅｓｃａｐｅ 冷却
変形、冷却・ｉｎｊｅｃｔｉｏｎの効果を外挿 加速 ｅｓｃａｐｅ 冷却 ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｔａｃｃ＝ｐ２/Ｄｐｐ、ｔｅｓｃ＝Ｌ２/Ｄ、ｔｃｏｏｌ＝ーｐ/（ｄｐ/ｄｔ）とすると、これらの大小関係からスペクトルの形が決まる！

13 加速効率の位置依存 ｓｈｏｃｋからの距離ごとの各項の時間（上） と 電子数密度スペクトル（下） のエネルギー依存性
（Ｍｅｒｔｓｃｈ ｅｔ ａｌ．２０１１）

14 加速効率の位置依存 フラックスの観測結果及び以前のモデルとの比較 （Ｍｅｒｔｓｃｈ ｅｔ ａｌ．２０１１）

15 加速効率の位置依存 以前までのモデル（点線）に比べて、観測結果（ｓｈａｒｐなエッジ、一様な表面輝度）をよりよく再現！
高エネルギーでは縁が明るくなることを予言 （Ｍｅｒｔｓｃｈ ｅｔ ａｌ．２０１１）

16 計算結果例

17 新たな観測結果 偏光観測で見つかった構造は、片側に流れている？ ジェット的構造ではなく、ｓｔａｒ ｂｕｒｓｔを示唆？
2.3GHz帯における偏光強度マップ（Carretti et al .2013） 偏光観測で見つかった構造は、片側に流れている？ 　　　ジェット的構造ではなく、ｓｔａｒ ｂｕｒｓｔを示唆？

18 まとめ 銀河中心には巨大構造が存在（電波～γ線）
γ線の放射（Ｆｅｒｍｉ Ｂｕｂｂｌｅ）を説明するために、 ハドロンモデルとレプトンモデルの２つが存在 一様な表面輝度とｓｈａｒｐなエッジ再現のために、 空間的に一様ではない分布を考える必要 ＴｅＶ領域の観測により、放射過程の区別ができる 可能性がある　　　ＣＴＡなどでの観測に期待