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銀河系内外の メーザーアストロメトリ

銀河系内外の メーザーアストロメトリ. 本間　希樹 国立天文台　水沢 VERA 観測所. 内容. VERA の現状 VERA 以外のアレイの現状 VSOP －２へ向けての期待. VERA ： VLBI Expolration of Radio Astrometry. ４台の電波干渉計で 銀河系の測量を行う. 入来. 水沢. 石垣島. 小笠原. 最長基線 : 2300 km 完成： 2002 年春 観測： 2004 年～. 太陽 系. 天の川銀河の中心. VERA の目標：銀河系測量. 年周視差. 銀河系の大きさ：　約 30 kpc.

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銀河系内外の メーザーアストロメトリ

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Presentation Transcript

  1. 銀河系内外のメーザーアストロメトリ 本間　希樹 国立天文台　水沢VERA観測所

  2. 内容 • VERAの現状 • VERA以外のアレイの現状 • VSOP－２へ向けての期待

  3. VERA： VLBI Expolration of Radio Astrometry ４台の電波干渉計で 銀河系の測量を行う 入来 水沢 石垣島 小笠原 最長基線 : 2300 km 完成：2002年春 観測：2004年～

  4. 太陽系 天の川銀河の中心 VERAの目標：銀河系測量 年周視差 銀河系の大きさ：　約 30 kpc 銀河系の中心まで 距離　8 kpc 視差125 μ秒角 銀河系の測量には、10μ秒角が測れる装置が必要 銀河系全域の直接測量は２１世紀のフロンティア

  5. 銀河系測量の新時代 • 銀河系規模の測量を目指したプロジェクト GAIA　（ヨーロッパ） 2012年打ち上げ SIM　（アメリカ） 2015年打ち上げ? JASMINE （日本） 2018年打ち上げ? 目標はいずれも、銀河系の測量 VERAの利点：　早くから観測開始、電波 VERAの難点：　天体数が少ない.

  6. 高精度位置天文ミッション VERAの利点：　早くから観測開始、電波 VERAの難点：　天体数が少ない.

  7. 現在進めている研究 • 銀河中心の距離と運動 • 銀河系回転と構造 1 kpc ~ 10 kpc • 近傍星形成領域、重要天体の距離較正 • ミラ型変光星の周期光度関係

  8. 銀河系中心観測 • Sgr A* 固有運動は検出、ＶＬＢＡ (Reid et al.)とconsistent 視差は難しい（感度、低仰角） • Sgr B 銀河回転＋特異運動？ (preliminary …)

  9. S269 と銀河回転曲線 • S269の位置天文計測から、回転曲線に強い制限 S269 No dark matter 13 kpc までフラットな回転曲線を強く支持 D：5.28 +/- 0.24 kpc Honma et al.(2007)

  10. 300 pc HII region 10 deg ~20 km/s HD5005 Galactic Longitude NGC 281 & Galactic Super bubble NGC 281: Star-forming region on a super bubble H2O maser located in NGC 281 west Motions away from the Galactic plane (Sato et al. 2007) energy : 3 x 10^52 erg (multiple SNe) age : ~ 10 Myr

  11. 近傍分子雲の観測 Hirota et al. (2007), D = 437 +/- 19 pc Orion 分子雲など、近傍の重要天体の距離を計測 ローカルアームの構造 pi = 2.29 +/- 0.1 mas オリオン分子雲

  12. Source I Orion distance measurements • GMR-A (VLBA 15 GHz) 389 +24/-21 pc (Sandstrom et al. 2007) • 4 non-thermal radio sources 414+/-7 pc (VLBA 8 GHz: Menten et al. 2007) • H2O maser in Orion KL 437+/-19 pc (VERA: Hirotaet al. 2008) • SiO masers in Orion KL • 419+/-6 pc (VERA: Kim et al. 2008, in preparation) Position of radio sources (Menten et al. 2007)

  13. 5” VY CMa • VY CMa: evolved massive star (M~15 M_sun) Mass loss from VY CMa (Smith et al. 2001) Position in HR diagram (Choi et al. 2008) Collocation of 3 maps at different frequencies (H2O, SiO v=1, 2)

  14. ミラのPL関係 • SY Scl, T Lep, R UMa, S Crt（４天体）を利用 Mk = -3.62 LogP +1.57 （中川ら, 2008）

  15. 銀河系回転の回転曲線 R0 =8 kpc , V0 =200km/s SY Scl V=170 km/s R UMa T Lep R=7.91 kpc V=162 km/s V=155 km/s Z=-1.3 kpc R=8.30 kpc R=8.32 kpc Z=0.38 kpc Z=-0.20 kpc 速度分散の大きい天体がゆっくり銀河回転する Asymmetric driftが見える

  16. 銀河系上の分布 銀河系の模式図 年周視差・固有運動が計測された星の分布 太陽付近の模式図 W49N ON2 NGC 281 OH43 NGC 281 太陽系 SY Scl L1204 R UMa Sgr A NGC 1333 S269 ρ oph Orion S Crt T Lep VY CMa Illustration courtesy: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech) 固有運動のみ 視差＋固有運動

  17. 現状のまとめと将来展望 • 年周視差、固有運動計測に100pc ~ 5 kpc以内の範囲で成功 • 年周視差が計測された天体が１０個を超えた • 観測が進んでいる天体は現在～８０個程度（解析が追いついていない、マンパワーの問題） 最新の成果については、ＰＡＳＪの特集号参照 （2008年10月号に１５編） • 今後~１５年で~1000天体を観測（~2020年） 一方、GAIAのデータが出揃うのは~2018年 →~2020年が一つの区切り。

  18. VERA以外のアレイ(VLBA, EVN, etc) • 銀河系内メーザー (VLBA, EVN) OH, H2O, CH3OH • 銀河系外メーザー (VLBA, HSA) M33, IC10, NGC4258, etc.

  19. 系内メーザーの位置天文観測 • OH (AGB) • CH3OH, H2O (SFR) Vlemmings et al.(2007) Xu et al. (2007)

  20. 12 GHz Maser Parallaxes • Current parallax results • More in progress CfA : Reid MPIfR: Menten, Brunthaler Arcetri: Moscadelli Nanjing: Xu, Zheng et al.

  21. H2O maser astrometry with VLBA VLBAを用いた観測でも日本人が活躍 • UX Cyg Kurayama et al.(2005) • IRAS19134+2131 Imai et al. (2007) • IRAS05xxx Hachisuka et al.(2008) 他に ρoph: Claussen, IRAS00420: Moellenblock また、Reid らのグループがH2Oにも挑戦中

  22. Mathanol Maser Astrometry with EVN • 先週のＥＶＮシンポでの最新情報 5個程度の天体(D<~2 kpc)で6.7GHz メタノールメーザーの年周視差計測に ＥＶＮが成功(Rygl, Brunthaler et al.) • 精度はあまり上がらず（近傍数kpcにとどまっている） 周波数が大きいのでビームが大きい？／電離層の効果？ • ＥＶＮ＋日本（ＶＥＲＡ＋山口＋etc）で基線長を拡大した観測の可能性を検討中（日欧とも前向き）

  23. 系外水メーザーの位置天文観測 • M33 (rotation parallax, proper motion) • IC 10 (proper motion) Brunthaler et al. 2005 / 2007 Local groupでは他にあまり天体がない、ＬＭＣくらいか?

  24. 他のアレイの今後の動向 • 銀河系内メーザーastrometry VLBA legacy projectの候補？ EVNも成果が出始めた（日本と組んで精度向上を検討中） LBAもメタノールメーザー位置天文を検討中 • 系外メーザーはHSAが圧倒的 近傍銀河の固有運動？ 水メーザー宇宙論（rotational motion, N4258の遠方版） ※ EVNシンポ情報：z=2.6の重力レンズＱＳＯ でH2Oメーザーを発見。Natureに出る予定。 disk maserなら宇宙の幾何学を直接計ることが 可能（感度勝負: SKA+VSOP-2/3 ?） J0414+053

  25. VSOP-2 でアストロメトリ！？ VSOP-2: beam size ~ 80 μas @ 22 GHz　＋　位相補償 位相補償可能　＝＞　位相残差1 radian 以内 要求される衛星位置精度 ~6 cm （2-deg separation) => 期待される位置精度 13 μas (~80 μas * 57/360) VSOP-2は超強力な位置天文 観測装置でもある！！

  26. VSOP-2 アストロメトリのターゲット • Northern H2O masers with VSOP-2 + VERA (for some sources that are particularly important, e.g. Sgr B) • Southern H2O masers (which VERA, VLBA or EVN cannot observe) to explore the Galactic structure in the southern hemisphere • Most challenging : astrometry of LMC/SMC (π~20 μas) (requires orbit accuracy of ~1 cm)

  27. VSOP-2 アストロメトリのターゲット II • Proper motions of nearby galaxies will be also interesting (maser / AGN) • Needs a long term monitor (~5 yr) • Should be considered for KSP

  28. まとめ • 世界的にみて、アストロメトリ観測は今やメーザー研究の一つの柱 • ＶＳＯＰ－２のこの分野での活躍も大いに期待される

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