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本研究は活動銀河中心核ジェットの収束機構解明を目的に、その根元、数百シュバルツシルド半径以内の領域をフレア発生直後に偏波で直接撮像し、ジェットの噴出過程とその根元の磁場形状を明らかにするものである。それには独自の電波VLBI網を、ジェットのより内側を見通せるミリ波 43 GHz

帯で構築し、数日毎の高頻度で偏波モニターを実施する必要がある。そこで、観測周波数から直接AD

変換が広帯域で可能な高速サンプラーを開発し、低雑音で高感度な偏波受信器をVERA20m鏡に搭載して、長基線の東アジア及び日韓ミリ波偏波VLBI網を実現する。データを磁気流体シミュレーションと比較し、ジェット収束における多層 (芯-鞘)構造の役割を明らかにして永年の課題に決着を付ける。

⃝本研究の背景: 活動銀河中心核 (AGN)のジェットは超巨大ブラックホール (SMBH)の近傍から噴出されると考えられている。これまでの観測では、ジェットは幅広いエネルギー帯域で激しく強度変動することが知られ、ジェット生成及び加速には磁場の関与が推測されている (例えば, Young, 2010)。また数光年スケールでのジェットの伝搬に螺旋磁場構造が関わることがスペース VLBI「はるか」やVLBA (Very Long Baseline Array)によるセンチ波帯の超長基線電波干渉計 (VLBI)による観測で明らかになった (例えば Asada et al. 2002)。収束機構については、磁場が寄与していると推測されているものの定量的評価がなく、未解明の課題である。

⃝これまでの研究成果: 我々は近傍AGNのM87をVLBI観測し、2 GHz-43 GHz帯で連続的に求めた電波コアの位置 (光学的厚みが∼1となる場所)が周波数に依存することを利用して、SMBHの位置決定に成功した(図 1) (Hada et al. Nature, 2011)。これを元に、M87 のジェット形状が SMBH から 10-

100Rs(シュバルツシルド半径) の距離で、放物線状から円錐形状に変化していることを突き止めた(Hada et al. 2013)。これはまさに、数 10Rsのスケールでジェットが収束している証拠である。

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8Gコア

15Gコア

22G コア

43G コア

中心エンジンからの距離(Rs) 102

図 1: 活動銀河核 M 87 のブラックホール (BH) の位置を、電波VLBI(2GHz-43GHz)で測定した結果 (左)。43GHzで見える電波コアから BH直径の 7倍だけ上流の位置に、BHがあることを明らかにした (中央)。高周波数側で測定するほど、コアの位置がBH近傍に収束していく様子が分かる (右)。(Hada,.., Hagiwara et al., 2011)

⃝着想に至った経緯: ジェットを細く絞る機構については、磁気張力を利用するモデル（Bland-

ford & Payne 1981)が良く知られる。これは降着円盤を貫く強い磁場がおよぼす張力でプラズマ流を収束させるものである。しかし、実際そのような強い垂直磁場がブラックホール近傍に存在するのかについては理論面から疑義もある（Spruit 2008）。一方、原始星ジェットにおいては、高速ジェットをその周りのやや低

速のジェットが、それをさらに外側の速度の遅いアウトフローが支えるといった多層ジェット構造が議論されている (Machida et al. 2007)。AGNジェットにおいても、spine-sheath(芯と鞘)という二層構造がVLBI観測によって示されており (例えば、Attridge et al., 1999)、収束機構には、こうした多層構造が寄与しているとの可能性が出てきた。Kato, Shibata & Mineshige (2004) による磁気シミュ

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改修作業写真(Q-band)

改修前 改修後

LHCP側 LNA（既存：9838QB SN 65B010）

新設RHCP側 LNA新InP LNA9837QC S/N:72M004

Cal信号　２分配

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４、Q帯右偏波用 DC設置

上部機器室 Aビームステージ下に Q帯右偏波用 DCを設置し、RF入力（導波管）、LO入力、IF出力の同軸ケーブ

ルを接続後、結束バンドでケーブル類の固定を行った。

※LO入力に 18 GHz同軸ケーブル（1 m）を使用：ケーブルロス約-2.8 dBm

（50GHzシンセサイザー出力：37.5 GHz／0 dBm、50GHzスペアナでパワー測定）

※熱センサー制御用 LAN：K帯左偏波用 DCに使用していた 5系 LANをハブで分配し、接続した。

図 13 Q帯右偏波用 DC設置

５、Q帯右偏波用 DC性能評価

（１）出力パワー測定

DC ATT のレベルを 5 dBm に設定した時、観測棟アナログ光伝送装置 Opt2から出力される Q帯左偏波の Bビ

ームと、Q帯右偏波のパワー測定を行い、パワー差は 1 dBm以内であった。

図 14 パワー測定

※DC ATT のレベルを 5dBm に設定し、観測棟アナログ光伝送装置 Opt2出力パワーを測定。

R Sky R-Sky差

Q帯左偏波の Bビーム -22.73 dBm -26.56 dBm 3.83 dBm

Q帯右偏波 -22.64 dBm -25.89 dBm 3.25 dBm

差：0.009 dBm 差：0.67 dBm →パワー差は 1 dBm以内

Aビームステージ

Q帯右偏波用 DC

5系LANをハブで分配

LO (Dividerで分配)

RF IN

LO IN IF OUT 5系 LAN

2

図 3 Q帯右偏波用 DC内構造

（下段：電源部） （上段：回路部）※熱センサー導入前

【作業内容】

１、Q帯右偏波 IF用同軸ケーブル性能評価

Q帯右偏波 IF用同軸ケーブルの性能評価として、50 GHzシンセ出力 0 dBmを同軸ケーブルに入力し、ケーブル

出力パワーを 1～26 GHzの帯域内で 200 MHz毎に測定しプロットした（図 6、7）。

IF帯（3.5～7.5GHz）でのケーブルロスは約-7.8～-11.8 dBmであり不均一な数値となった。このケーブル特性は、

後述する Q帯右偏波 IF帯のバンキャラに影響を及ぼしていると思われる（図 15参照）。

図 4 Q帯右偏波 IF用同軸ケーブルの性能評価（測定方法）

図 5 出力パワー測定結果

50GHzシンセ IF用SMA同軸ケーブル（12m） パワーメーター1～26GHz 1～26GHz

0dBm 200MHzに測定

周波数(GHz)

output power(dBm)

周波数(GHz)

output power(dBm)

周波数(GHz)

output power(dBm)

周波数(GHz)

output power(dBm)

周波数(GHz)

output power(dBm)

周波数(GHz)

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1.0 -3.50 2.8 -6.50 4.6 -10.17 6.4 -11.50 9 -13.17 18 -18.331.2 -3.93 3.0 -8.50 4.8 -9.17 6.6 -11.67 10 -15.33 19 -18.331.4 -4.00 3.2 -8.67 5.0 -9.33 6.8 -11.33 11 -15.17 20 -19.171.6 -4.50 3.4 -9.50 5.2 -9.17 7.0 -10.83 12 -14.33 21 -19.671.8 -4.67 3.6 -7.67 5.4 -9.50 7.2 -11.33 13 -14.67 22 -19.502.0 -5.00 3.8 -9.50 5.6 -10.00 7.4 -11.83 14 -17.00 23 -21.332.2 -5.17 4.0 -9.17 5.8 -10.17 7.6 -11.17 15 -18.33 24 -22.832.4 -5.83 4.2 -8.33 6.0 -10.00 7.8 -10.83 16 -17.83 25 -22.332.6 -6.00 4.4 -9.33 6.2 -10.17 8.0 -11.50 17 -19.17 26 -26.17

200MHz毎に測定 1GHz毎に測定

電源

ACコンセント

ヒューズ 1 A消費回路

RF AMP

IF AMP

スイッチ

5 V、12 V出力

EOFOL6

EOFOL6 0)V

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