高感度全天X線監視による 巨大バイナリーブラックホールの探査

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1 高感度全天X線監視による 巨大バイナリーブラックホールの探査
磯部直樹(理化学研究所) with MAXI Team MAXIフライトモデル 2007年2月13日

2 巨大バイナリーブラックホールの観測的証拠
周期的な光度変動 (eg, OJ 287; Sillanpaa et al 1988) Jet core の 軌道運動 (eg, 3C 66B; Sudou et al. 2003) Jetの歳差運動 2本のJetを持つAGN (eg, 3C 75; Owen et al, 1985) 二つの compact core をもつ AGN (eg, NGC6240; Komossa et al, 2003) X-Shaped Radio Galaxies (eg, 3C 315; Merritt & Ekers 2002) Double-peaked broad emission line etc, 2007年2月13日

3 周期的光度変動の代表例 : OJ 287 1967年に”発見”されたBL Lac 天体(z = 0.306)
約12年ごとに可視光のフレアを起こす。(11.65年Silllanpa et al 1988; 11.86年Pursimo et al, 2000) 1994年のフレアの際に、世界的な観測キャンペーンが行われ、周期性が確認された(OJ-94 Project)。 2005-8年にフレアが予言されており、観測キャンペーンが進行中 ( project:　 2005年１１月にフレアがあったらしい。 2007年秋に、もう一度フレアが予言されている。 約12年 OJ 94 Project 現 在 OJ287の可視光の光度曲線 (Valtonen et al, 2006) 2007年2月13日

4 AGNの周期的変動の探査 1週間に1度程度の光度測定 MAXI が最高の装置
どの程度の時間間隔で観測すべきか？ 周期 : T = 8.8年(M/108Mo)(r/1000rg)3/2(1+q)-1/2 (重力半径 rg = 2GM/c2, 質量比 q = m/M) どの波長が良いか？ これまでは、可視光・電波が主流(eg, OJ287) 降着円盤・ジェットといえば X線 が重要 全天を監視できるX線観測装置があればよい。 既存の装置(RXTE ASMなど)は、感度が不十分 1週間に1度程度の光度測定 MAXI が最高の装置 2007年2月13日

5 国際宇宙ステーション日本実験棟(JEM)
全天X線監視装置 MAXI 国際宇宙ステーション日本実験棟(JEM) 国際宇宙ステーション搭載の全天X線観測装置 2008年秋にスペースシャトルで打ち上げ予定 二つの検出器 Gas Slit Camera (GSC) Solid-state Slit Camera (SSC) これまでの全天X線監視装置の感度を一桁凌ぐ。 GSC : 1 mCrab/week RXTE ASM : 10 mCrab 1000を超えるX線天体のX線強度を監視できる。 宇宙ステーションの運動 MAXI SSC GSC 2007年2月13日

6 全天X線監視装置 MAXI Gas Slit Camera (GSC) Solid-state Slit Camera (SSC) 検出器
エネルギーバンド 視野 位置分解能 感度 大面積比例計数管 keV 1.5 x 160 degree 0.1 degree 1 mCrab / week X線CCD(国産) keV 1.5 x 80 degree 2 mCrab / week SSC GSC 2007年2月13日

7 MAXIによる全天監視 2 weeks 1 day (JAXA冨田洋氏提供) 2007年2月13日

8 MAXIの感度と観測天体 多数のAGNのX線光度を監視できる 周期性が示唆される AGN * Galactic Source + AGN
○ Cluster of galaxies RXTE ASM 　MAXI　 1 軌道 1 日 OJ 287 3C 66B AO Mrk 421 Mrk 501 PKS ON 231 BL Lac 3C66A ON 325 3C 345 周期性が示唆される AGN 3C 120 1週間 多数のAGNのX線光度を監視できる 数ヶ月 2007年2月13日

9 MAXIによるAGNの光度曲線の例 2007年2月13日 MCG 6-30-14
Dl = Mpc = 7.54e8 ly = e26 cm L3-10keV = 3-5e-11 erg/s/cm2  2 mCrab 程度に相当する。 (Lee et al MNRAS) 2007年2月13日

10 MAXIで期待される他の成果 時間変動のタイムスケール ∝ (ブラックホール質量M)-1 AGNs Cygnus X-1 秒 分 時 日
(Hayashida et al. 1998) 時間変動のタイムスケール ∝ (ブラックホール質量M)-1 2007年2月13日

11 MAXI開発状況 2007年度 2008年度 2009 1 4 7 10 1 4 7 10 1 4 運用、観測、速報 (2011年まで?)
熱真空試験 振動試験 音響試験 射場(KSC)輸送 射場準備 打ち上げ 機上較正 システム組み上げ 総合検査・試験 KSC :　ケネディ宇宙センター(鹿児島ではない) 2007年2月13日

12 まとめ AGNの周期的なX線光度変動は、巨大バイナリーブラックホールの重要な観測的証拠となる。
2008年打ち上げ予定のMAXIは、史上最高の感度を持つ全天X観測装置である。 MAXIを用いれば、100程度のAGNのX線光度を監視でき、AGNの周期性が系統的に探査できる。 その他にも、時間変動のタイムスケールからAGNのブラックホール質量を見積もることも出来る。 ソフトウェアの準備状況などについては、根来氏のポスター講演(P.31)を参照 2007年2月13日