ー宇宙進化学の完成を目指してー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

ブラックホ｜ル質量

銀河とブラックホールの共進化とは？

M● ~ 0.001 - 0.002 M○

大質量銀河

天の川銀河

　 形成ﾌﾞﾗｯｸﾎｰﾙ銀河バルジの質量

マゴリアン関係

(Marconi & Hunt 2003, ApJ, 589, L21)

10 億

0

100 万

( 太陽質量 )

2

共進化は面白いのか ?

Yes !

共進化の面白さ 10 桁に及ぶ空間スケールの物理的進化

多階層理論と連結数値計算法で克服

1022 cm

1012 cmアンドロメダ銀河

4

共進化の面白さ 137 億年に及ぶ物理的進化

多波長観測と多階層理論の融合で克服

赤方偏移 z ～ 30

　　　　　 137 億年の歴史

初代星

初代ﾌﾞﾗｯｸﾎｰﾙ

共進化

5

共進化はいつ始まったか ?

M(DM) = 106 Msun

M(baryon) =105 Msun

M(PopIII) = 103 Msun

M● = 102 Msun

M●/M(baryon) = 0.001

z ～ 30 ?

Possible Model for Formation of SMBH(Taniguchi 2004, PTPS, 155, 205)

Pop III-driven IMBHM● ~ 100 Msun @ z ~ 30 ●

●

●

●

● ●

● ●

●

Gas accretion-driven SMBHM● ~ 107 Msun @ z ~10

Major merger-driven SMBHM● ~ 109 Msun @ z ~3‐6

τ(acc)~ 0.4 Gyr

τ(fric)~ 1 Gyr

ΔT ~ 0.6 Gyr (z: 30 10 )

ΔT ~ 1.7 Gyr (z: 10 3 )

Maggorian Relation started

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）http://www.ccs.tsukuba.ac.jp/Astro/Workshop/Coevolution10/program.html

Super Massive Binary

Observational Evidence?1. Periodic Luminosity Variation2. Wiggling of Radio Jets3. Double BLRs4. Orbital Motion

活動銀河 OJ 287 の 11 年周期のバースト（ Sillanpaa et al. 1988, ApJ, 325, 628)

[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 ?

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

Periodic luminosity variationin 3C 273

3C 273 は合体銀河である

[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 73.18 の電波ジェットの蛇行 (Roos et al. 1993, ApJ, 409, 130 )

[3] Double BLRsSuper massive binary ?

Disk Line ?

SDSS J1536+441 の Double BLRs (Boroson & Lauer 09, Nature, 458, 53;

Gaskell 09, Nature, 463, 81)

Hβ

[4] Orbital MotionSupermassive Binary in 3C 66B

(Sudou+03, Science, 300, 1263)

(NRAO)

1 光年

10 万光年

電波ジェット

電波ジェットの根元

0.1 光年10 光年

赤径 [ ミリ秒角 ]

赤緯

[

ミリ秒角

] 1

2

3

4

5

6

Orbital Motion of Supermassive Binary in 3C 66B

(Sudou+03, Science, 300, 1263)

巨大ブラックホール

電波ジェット

降着円盤

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) MergerNuclear starburst

Seyferts（ Taniguchi & Wada 96, ApJ, 469, 581

Taniguchi 99, ApJ, 524, 65)

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 ?

Dead Quasar Problem

SMBH は太る一方だが、クェーサーは近傍宇宙にない

（ Rees 90, Science 247, 817 )

自然に止まるエンジンがよい

The GRAZER EngineGas accretion ?

No !What accretes ?

2nd SMBH

ガス降着はあるだろう

Total Power of GRAZERM●,1 = 109 Msun

M●,2 = 108 Msun

Pgrazer = M●,2 c2 ~ 1062 erg

Pradio jet ~ 1060 erg ~ 0.01 Egrazer

楽勝 !

Membrane Paradigm(Thorne+86)

　点電荷 　導体球

BH

BH は電気伝導体

BH Grazer

B合体してきた銀河の

中心核にあった BH

Grazing Orbit

Simple View of GRAZER

Electric Dipole Emission

Ldipole ~ 1046 erg s-1

B = 104 GM●,1 + M●,2 =109 Msun

When grazing i.e., a1+a2=l1+l2

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

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

ｌ cr ～ 0.1 pcfor M● ～ 109Msun

ピンチ

加速

Molecular Torus probed by H2O Maser in NGC 4258

(Miyoshi et al. 1995, Nature, 373, 127)

なぜ 3 つの成分が ?

GRAZER なら 3 つ !

Triple Jets in NGC 4258

(Cecil+92, ApJ, 390, 365)

GRAZER-driven Triple Jets

Jet Morphology

Jetの

交差

Radio Jetin NGC 6251

(Perley et al. 1984, ApJS, 54, 291)

Triple Knots in NGC6251

(Perley et al. 1984, ApJS, 54, 291)

VLBI Knots in NGC6251

(Jones & Wherle. 1994, ApJ, 427, 221)

Triple Knots in Cen A

(Meier+ 1989, AJ, 98, 27)

Triple Knots in NGC 1068

(Wilson & Ulvestad 1983, ApJ, 275, 8)

Life Time of the JetTGR=5×107 q-1(M1+2,9)-3(l/0.1pc)4 yr

where q = M2/M1

e.g., TGR=5×108yrfor M1=109Msun, M2=108Msun, l=0.1pc

(Begelman+1984)

Grazer は止まる

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

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Waltzing Supermassive Binary(Comerford+09, ApJ, 698, 956)

AGN 91 個の内32 個： [OIII] velocity offset

Inspiraling SMBH ?

Dual NLR probed by [OIII]5007

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

人は電磁波に騙されやすい？

DECIGO重力波天文台に期待！