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EHTによるM87の観測結果と今後の展望永井洋（国立天文台）

秋山和徳さん（MIT/NRAO）の代理講演

© Presentation Design

4月10日世界同時発表


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その後の反応

• ブレイクスルー賞基礎物理学部門2020を受賞

• ノーベル賞を超える賞金（約3億円）はメンバーに等分配

• 日本チームのまとめ役である本間希樹教授が、Suites of the year 2019を受賞（科学とは関係ありません）

• サイエンス誌「2019年の大発見」

S. Doeleman

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4月以降のコロキウム・アウトリーチ活動（把握できていないもの多数）


ブラックホールシャドウ

BH ~5.2 Rs

Credit: Huan-Yi Pu秋山、本間（天文月報）


ブラックホールシャドウ


候補天体

Sgr A*

• 天の川銀河の中心• 地球から約27000光年• 360万太陽質量• 影の大きさ：50マイクロ秒角

• おとめ座銀河団の中心にある• 地球から約5500万光年• 62億または35億太陽質量• 影の大きさ：38マイクロ秒角または21マイクロ秒角

M87

影の解像には波長1.3mm(230GHz)で地球規模のVLBIが必要


EHT黎明期：ミリ波VLBI実験

• 90年代から、ミリ波VLBIを用いたブラックホールシャドウ撮像のアイデアは様々な人から提案され、実験が行われていた

• Greve+ 95: 215GHz VLBI fringe detection with 1 baseline• Krichbaum+ 97: 215GHz observations of quasars with 1 baseline• Krichbaum+ 98: First detection of fringe of SgrA* • Doeleman+ 02: Successful 129GHz observation with 3 baselines

• Doeleman+ 08によって、Sgr A*のブラックホールシャドウサイズに迫る分解能を達成したVLBI観測が報告され、いよいよ現実味が増す


EHT黎明期：ASTEによるミリ波VLBI実験

本間さんスライドから拝借

2010年の試験で残念ながらASTE基線ではフリンジ検出できず

Special thanks to 川邊さん、江澤さん、岩下さん、他


EHT黎明期：BHの位置を突き止める

Hada,…, Nagai, et al. 2011, Nature


EHT黎明期：M87事象の地平面スケールの構造を検出

Akiyama+ 2015


“One Team”


EHT Observations 2017

25μ秒角の空間分解能を達成することができる


大口径望遠鏡（ALMA, LMT）の参加

ALMA• 12m x 約40台が参加（日本製12mアンテナ含む）

• 口径70m相当の合成開口

LMT• 口径50m

ALMA-LMT

APEX-LMT

Arizona-LMT

JCMT-LMT

LMT-Pico

LMT-SMT


観測データからイメージへ


画像化前のビジビリティ


秋山さんスライドから拝借


イメージング手法

• 従来よく用いられてきたCLEANに加え、Regularized Maximum Likelihood (RML)を採用

• 日本はスパースモデリングの開発を主導

Credit: 秋山和徳


イメージングチーム



First Blind Image


訓練画像を用いた画像化最良パラメータのサーベイと誤差評価



Fiducial Image

• シャドウとリングの輝度比～10• 4日間にわたって同じ（非対称）リング構造


Derived Parameters

• リング直径 42 +/- 3 μas• (6.5 +/- 0.2|stat +/- 0.7|sys)

x 109 M☉

• Kerr BHを支持


ジェットについて

リング構造よりも空間的に広がった~0.5 Jy程度の放射成分があることは確実ただし、現状のuv-coverageでは、構造を再現することが難しい


現在の状況

Sgr A*のイメージング• 数十分~1時間のタイムスケールでの変動がある• 単純な時間積分では構造がなまされる

M87の偏波イメージング• ブラックホール周辺の磁場構造


Next Generation EHT

Blackburn+ 2019, Astro2020 White Paper• 候補サイトの選定基準

ミリ波サブミリ波観測が可能な気候条件インフラ Uv-coverage


関連実験の紹介：気球VLBI実験

Credit：土居明広（宇宙研）


Space-EHT

Haworth+ 2019, Astro2020 White Paper

• スペースVLBIは日本がオリジナル

VSOP/HALCA (1997-2005) VSOP-2/ASTRO-G (termination in 2012)


ALMAの拡張計画

• 帯域2倍(感度1.4倍)以上に拡張（x3-4も視野に入っている）• 現状のEHT観測帯域はALMAの帯域幅で制限を受けているため、

ALMAの帯域向上は、EHTの感度向上にクリティカル


ngEHTで探るBH、降着流、ジェットの関係

Nakamura+ 2018

• ジェットの根元がどこに突き刺さるか？ BZ vs. BP modelの検証

• ジェットの根元における磁場の形状・役割

Linear scaleLinear scaleLinear scale

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