Sgr Sgr A*の赤外線観測 - 物理・宇宙科学領域 …takahasi/SgrA2011/pw-pdf/S...NIR obserbvations of the Galactic center ライトカーブ (3.8 μ m, Dodds-Eden+ 09) 40

SgrSgr A*A*のの赤外線観測赤外線観測

西山西山正吾（京都大学）正吾（京都大学）

NIR NIR obserbvationsobserbvations of the Galactic centerof the Galactic center 2/46

NIR NIR obserbvationsobserbvations of the Galactic centerof the Galactic center 3/46

NIR NIR obserbvationsobserbvations of the Galactic centerof the Galactic center

ライトカーブ (3.8μm, Dodds-Eden+ 09)

40

0Der

edde

ned

flux

dens

ity [m

Jy]

time [min]300 400

20

2007/4/4

Sgr A*

S2

短時間変動 ΔF ～ 50%

Δt ～ 50scΔt ～1.2 RS

フレア頻度フレア頻度 > 40% active

(Yusef-Zadeh+ 06)

常に変動 (Dodds-Eden+ 10)

X線: ～ 5% (Baganoff+ 03)

4/46

OutlineOutline

1. 近赤外線観測の歴史

2. 近赤外線の銀河中心データ

3. 誤差要因

5. QPO はあるのか

6. Two states of Sgr A* in NIR?

4. 近赤外線スペクトルの傾き

5/46

A short history of NIR observationsA short history of NIR observations

(2000/10/26-27)

観測日時 : 1999/9/21, 2000/10/26-27

観測装置 : Chandra/ACIS-I1999 : 2.2×1033erg/s 2000 : 1.0×1035erg/s…45倍

2-8keV surface plot (1999/9/21)

(Baganoff+ 03)

6/46

K&K'バンド 3σ点源

検出限界 (AK =3.36,

AK' =3.51 補正後)

観測日時 : 1995/6-2001/7 観測装置 : Keck/NIRC (speckle,-1999)

Keck/KCAM,NIRSPEC/AO(1999-)

1.2 mJy (Kobs =17.2 AK =2.8)

(Hornstein+ 02)A short history of NIR observationsA short history of NIR observations 7/46

(Genzel+ 03)観測日時：2003/5/9 (2002/8) 観測装置：VLT/NACO

1.6μmのフレアを検出 (30分継続、5分でdecay)ライトカーブ(1.6μm)

0分

39分

Sgr A*

参照星

0.02 pc0.02 pc

SgrSgr A*A*S2S2

A short history of NIR observationsA short history of NIR observations 8/46

観測日時：2002/5 ～ 2003/6 観測装置：Keck II/NIRC2 (3.8μm)

2002/5/312002/5/31 2003/6/102003/6/10 2003/6/162003/6/16 2003/6/172003/6/17

80 min80 min

10

10 m

Jym

Jy

(Ghez+ 04)

0.02 pc0.02 pcSgrSgr A*A*

S2S2


NO IMAGENO IMAGE

観測日時：2004/8/31 観測装置：HST/NICMOS

(Yusef-Zadeh+ 06)

80 min80 min

2 2 m

Jym

Jy

0.02 pc0.02 pc1.9μm (Scoville+ 03)

S2S2

SgrSgr A*A*

Keck 3.8μm (Ghez+ 04)


Sgr A*

80 min80 min

10

10 m

Jym

Jy

観測日時：2008/5/26 観測装置：Subaru/CIAO/AO36 (2.15μm)

(Nishiyama+ 2009)

0.02 pc0.02 pc

SgrSgr A*A*

S2S2


OutlineOutline


2. 2. 近赤外線の銀河中心データ近赤外線の銀河中心データ

3. 誤差要因




12/46

1次処理後の画像

データ解析

生画像

SgrSgr A*A*S2S2

NearNear--infrared Data of the GC regioninfrared Data of the GC region 13/46

1次処理後の画像

データ解析

deconvolution


0.06 pc0.06 pc

Quiescent state Flare

SgrSgr A*A*

S2S2

SgrSgr A*A*

S2S2


SgrSgr A*A*

S2S2

S17S17

2008/5/28, Subaru/CIAO/AO36NearNear--infrared Data of the GC regioninfrared Data of the GC region 16/46

OutlineOutline



3. 3. 誤差要因誤差要因




17/46

Difficulties in NIR observationsDifficulties in NIR observations

0.5pc0.5pc

Subaru CIAO/AO36Ks バンド

800秒積分SgrSgr A*A*

Chandra 20"Chandra 20"××20"20" ((BaganoffBaganoff+ 03)+ 03)

SgrSgr A*A*S2S2

18/46

0.5pc0.5pc


800秒積分

> 1000天体

(> 10σ)

Difficulties in NIR observationsDifficulties in NIR observations 19/46

0.5pc0.5pc


800秒積分

> 1000天体

(> 10σ)


VLT/NACOKs バンド

(2007/July)

0.1pc0.1pc

Sgr A*/S17

Gillessen+ 09Chandra pixel (0.5")Chandra pixel (0.5")

S2S2


(Do+ 09)

Sgr A*のフラックス分布 (Keck)median: 0.19 mJy (observed, 2.2μm)

K' = 16.3Subaru/IRCS 120秒積分の

saturation limit

10σ限界等級 (120秒)

19.5等(0.01 mJy)


S2の軌道

20022001

2000

19992003

20042005

2006 1992

19981997

199619951994

20072008

2009

Sgr A*

NTT/VLTKeck

1mpc1mpc～～200AU200AU

近赤外線フレア

初検出

Gillessen+09


20022001

2000

19992003

20042005

2006 1992

19981997

199619951994

20072008

2009

Sgr A*

NTT/VLTKeck

1mpc1mpc～～200AU200AUGillessen+09

Dodds-Eden+ 11Sgr A* Light CurveS2の軌道


初検出


20022001

2000

19992003

20042005

2006 1992

19981997

199619951994

20072008

2009

Sgr A*

NTT/VLTKeck

1mpc1mpc～～200AU200AUGillessen+09

1mpc1mpc

Sgr A*/S17

S2の軌道


初検出


Sgr A* とS17の位置の変化

検出できない星の影響も

(Dodds-Eden+ 11)


ライトカーブ(2.15μm, 2009, Dodds-Eden+ 11)12日11031

0.8 mJy


12日11031

0.8 mJy

SED (quiescent, Yuan+ 03)

NIR

GHz

non-thermal electron


OutlineOutline



3. 誤差要因



4. 4. 近赤外線スペクトルの傾き近赤外線スペクトルの傾き

29/46

Spectral index in NIR wavelengthsSpectral index in NIR wavelengths

SED during flare (Dodds-Eden+09, Genzel+10)

ν[Hz]

νL ν

[erg

/s]

1010

1032

1014 1018

1037

SSC

Synchrotron

IC

NIR

ライトカーブ (HST, Yusef-Zadeh+ 09)

time [hour]13 1710

mJy

30/46

Spectral index in NIR wavelengthsSpectral index in NIR wavelengths

Flux density [mJy, 2.2μm]0 5

β(K

-L)

+3

-1

Spectral index in flares (photometry, Trap+ 11)

reference

○:Ghez et al. 05 Eisenhauer et al. 05

β(K

)

+2

-4


Spectral index (spectroscopy, Gillessen+ 06)


β

+2

-2

-6

β= 0

(Genzel+ 10)βν νν −∝S

31/46

OutlineOutline



3. 誤差要因

5. QPO 5. QPO はあるのかはあるのか



32/46

QPO in NIR light curvesQPO in NIR light curves

ライトカーブ(2.15μm)2003/6/16

Periodogram12

0

Der

edde

ned

flux

dens

ity [m

Jy]

time [min]0 100

S1Sgr A*

16.8±2 min

Frequency [Hz]N

orm

aliz

ed p

ower

spec

trum

フレアにsub-structure16.8分周期

(Genzel+ 03)

33/46

ライトカーブ(2.15μm)2003/6/1612

0

Der

edde

ned

flux

dens

ity [m

Jy]

time [min]0 100

S1Sgr A*

2005/7/29

2004/7/8

2004/7/6ライトカーブ

(2.15μm)

ν[1/min]Po

wertime [min]

Flux

[mJy

] 0.05 min-1

= 20 min

Periodogram

2003-2005のどの夜のライトカーブにも

13-30分周期の sub-structure (Trippe+ 07)

QPO in NIR light curvesQPO in NIR light curves 34/46

ライ

トカ

ーブ

20分

time [min]

Flux

[mJy

]

Frequency [Hz]

Pow

er2005-2007, 7夜のデータ (Keck, Do+ 09) ～20分の周期的成分はない

2005/7/28

Peri

odog

ram

20分

time [min]

Frequency [Hz]

2003/6/16

QPO in NIR light curvesQPO in NIR light curves 35/46

OutlineOutline



3. 誤差要因


6. Two states of 6. Two states of SgrSgr A* in NIR?A* in NIR?


36/46

Two states of Two states of SgrSgr A* in NIR?A* in NIR?

Sgr A*のライトカーブ (HST, Yusef-Zadeh+ 09)

2007/4/7

2007/4/6

time [hour]

Flux

den

sity

[mJy

]

15 20

10

10

0

0

フラックス分布 (7日間)

quiescent

flaring tail

≥

40%の時間activeおそらくいつもactive

37/46

ライトカーブ 2004 ～ 2009 (VLT/NACO, 2.15μm, Dodds-Eden+ 11)

～184時間のモニター、総積分～72時間 (ゼロ点は各年の平均が合うよう調整)

20062004 2005 2007 2008 2009

Sgr A* + S17

S17

Two states of Two states of SgrSgr A* in NIR?A* in NIR? 38/46

フラックス分布 (Dodds-Eden+ 11)

• Low… log-normal 広がり > 測光誤差

low but variablequiescent state

• High… log-normal からのズレ

flaring state


quiescent/flaring は異なる状態か?

Periodogram (Genzel+ 10)

(Genzel+ 03)22分

17分(Dodds-Eden+ 09)

Red noise

(Do+ 09)

quiescent statered noise withlog-normal

flaring stateQPO


VLT+Keck, 600分のライトカーブ(K) 明確な周期的成分はない (Meyer+08)

VLT Keck

ライトカーブ(2.2μm)

Sgr A*

参照星

time [min]

Flux

[mJy

]

Periodogram

20分Frequency [1/min]

Pow

er

100 500

010

2003/6/16

60分 sliding window scan 25分(4.2σ)… evolving inward-spiraling bright spot?


Sgr A*のフラックスと偏光の変動 (Subaru/CIAO, 2.15μm, Nishiyama+ 09)

フラックス偏光


ライトカーブ (VLT&XMM, Dodds-Eden+ 09)

time [min]300 400

Flux

dens

ity [m

Jy]

Cou

nt r

ate

[cts

/s]

3.8μm

2-10 keV0

20

0

1

X-flareにはNIR-flareが付随NIR-flareには必ずしもないflaring state～4.5%～ X-flaring rate ～5%

(Hornstein+ 07)

NIR (H, K', L')

X-ray



β

+2

-2

-6

β= 0

Spectral index (Genzel+10)

βν νν −∝S


SummarySummary



3. 誤差…quiescent の観測精度↗

5. QPO ??

6. Two states?...Flux, QPO, 偏光, X, 色

4. スペクトル…暗いとき誤差大

45/46

46/46Future observationsFuture observations

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