VERA (GENJI)/KaVA/VLBAで探る 3C84ジェットの電波構造および超光速運動

M2 平野あゆみ（山口大学）

新沼浩太郎、藤沢健太（山口大学） 永井洋、秦和弘（国立天文台） 紀基樹（工学院大学/国立天文台）

GENJI collaboration

電波銀河　3C 84

Perseus A NGC 1275の電波源

z=0.0176 MBH=3.4×108MSUN 　　(Wilman et al. 2005) 1mas = 0.35pc =6000Rs

HST image of NGC 1275 Image courtesy of NASA, ESA, and M. Livio (STScI)

電波銀河　3C 84

Nagai et al. 2010

Abdo et al. 2011

• ガンマ線検出天体 • 1980年以降、電波帯では減少傾向 • 2005年を境に増光 　→新たなジェット成分：C3

(a)JVN 8 GHz , (b)-(o)VERA 22 GHz image

1pc

1pc

電波銀河　3C 84

• コアから0.7pcに至る領域に二股リム構造が見える(Nagai et al. 2014)

• ホットスポット(C3)の速度 ~0.3c (Hiura et al. 2018) 　ジェット上流部の速度は未測定

• ジェット視線角は諸説 　θ=18°(Tavecchio et al. 2014) 　θ=25°(Abdo et al. 2009) 　θ=65°(Fujita & Nagai 2017)

100 200 300 400 500

Mill

iArc

sec

onds

MilliArc seconds1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0

-2.5

-3.0

-3.5

0.35pc

ホットスポット

コア

ジェット

3C 84 VLBI data

- VERA 22GHz (GENJI) 　2007.10 - 2013.12 by Hiura + 2018 　2014.1 - 2018.6 by Hirano + in prep.

- KaVA 43GHz 　2015.8 - 2018.6 by Kino, Niinuma + in prep.

- VLBA 43GHz (Boston U.) 　2010.11 - 2019.2

観測データは高頻度かつ長期的

GENJI programme - Gamma-ray Emitting Notable-AGN monitoring by Japanese VLBI

▪AGNにおけるガンマ線放射領域の探査 ガンマ線放射機構の解明

▪VERA 22 GHz 　1天体あたり1~2週間に一度の 　高頻度モニタリング

VERA角度分解能 ～ 1.2 mas @22GHz

Target M87 / BL Lac / PKS1510-089 / OJ287 / CTA102 / NRAO530 / 3C454.3 / 3C84 / DA55 / DA406

0

5

10

15

20

25

30

Flux

[10-7

ph

cm-2

s-1]

Fermi LAT (0.1-300GeV)

0

5

10

15

20

25

54000 54500 55000 55500 56000 56500 57000 57500 58000 58500

Flux

den

sity

[Jy]

MJD [day]

C3:2014to2018C3:2007to2013C4:2014to2018C4:2010to2018C2:2014to2018C2:2007to2013C1:2014to2018C1:2007to2013

VERA data results

C4

C3

C1

C2

0.35pc

- VERA 22GHz (GENJI) 　2007.10 - 2013.12 　　　　　　　　by Hiura +2018 　2014.1 - 2018.6 　　　　　　　　by Hirano

- Gamma-ray 2008年以降、Fermi衛星により検出 C3の強度変動のみでは説明できない

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

-1.5-1-0.5 0 0.5 1 1.5

Flux

den

sity

[Jy]

MJD [day]

C1C2(H18)C3(H18)C4(H18)

C2C3C4

VERA data results

C1

C4 C3 C2

C3 flip motion (Kino + 2018)

C4

C3

C1

C2

0.35pc

- VERA 22GHz (GENJI) 　2007.10 - 2013.12 　　　　　　　　by Hiura +2018 　2014.1 - 2018.6 　　　　　　　　by Hirano

VERA data results

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

-1.5-1-0.5 0 0.5 1 1.5

Flux

den

sity

[Jy]

MJD [day]

C1C2(H18)C3(H18)C4(H18)

C2C3C4

- C4の特異な動き 2014 - 2015年で3週間のタイムスケールで0.1pcほどのふらつき

High resolution data VLBA

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.2-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Dec

linat

ion

[mas

]

Right ascension [mas]

2014to2015

C4

C3

C1

C2

0.35pc

- VERA 22GHz (GENJI) 　2007.10 - 2013.12 　　　　　　　　by Hiura +2018 　2014.1 - 2018.6 　　　　　　　　by Hirano

VLBA image movie- VLBA 43GHz 　2010.11 - 2019.2 　by Boston U.

• clean image (79epoch) • beam size 　0.16mas×0.3mas ,3.5° • エポック間を線形で繋ぐ

コアから0.7 pc南へ至る領域で 複数の短命なノットが生じている

ジェットが非常に速く流れているように見える

Right ascension [mas]

Declination [mas]

VLBA 強度差分マップ• 2014年1 - 12月, 8epochで強度平均マップ作成：task COMB (AIPS) • 2014年12月以降のcleam imageから平均マップを差し引いて差分マップ作成 • 全epochの平均rms値から決定した3σ (3*5.233E-03)以上で作成 • 差分マップ上で50mJy/beam以上のノットにガウシアンモデルfitting：task JMFIT (AIPS)

0.35pc0.35pc

平均マップ 差分マップ：2015/5/11

コア

リム成分

VLBA 強度差分マップ

2015/5/11 2015/6/9 2015/7/2 2015/8/1 2015/9/22

0mas

L1

L2

- リム成分：L1 　130日で0.2pc南へ運動している

• 2014年1 - 12月, 8epochで強度平均マップ作成：task COMB (AIPS) • 2014年12月以降のcleam imageから平均マップを差し引いて差分マップ作成 • 全epochの平均rms値から決定した3σ (3*5.233E-03)以上で作成 • 差分マップ上で50mJy/beam以上のノットにガウシアンモデルfitting：task JMFIT (AIPS)

VLBA 強度差分マップ

• 7成分検出 　（連続する3枚以上で 　　成分同定） • 100 - 200日ほどで検出感度以下まで暗くなる

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Rig

ht a

scen

sion

[mas

] L1L2L3L4L5L6L7

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

Dec

linat

ion

[mas

]

L1L2L3L4L5L6L7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

57200 57400 57600 57800 58000 58200 58400

Peak

inte

nsity

[Jy/

beam

]

MJD [day]

L1L2L3L4L5L6L7

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

Rig

ht a

scen

sion

[mas

] L1L2L3L4L5L6L7

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

Dec

linat

ion

[mas

]

L1L2L3L4L5L6L7

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

57200 57400 57600 57800 58000 58200 58400

Peak

inte

nsity

[Jy/

beam

]

MJD [day]

L1L2L3L4L5L6L7

VLBA 強度差分マップ

No. L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7βapp 1.91±0.31 0.69±0.19 2.77±0.61 0.86±0.17 4.0±0.86 1.58±0.02 2.30±0.35β(θ=25°) 0.87 0.66 0.94 0.72 0.99 0.85 0.92δ 2.3 1.7 2.3 2.0 1.4 2.3 2.4

• 7成分検出 　（連続する3枚以上で 　　成分同定） • 100 - 200日ほどで検出感度以下まで暗くなる • 超光速運動する成分検出(βapp～1-4)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

57200 57400 57600 57800 58000 58200 58400

Dis

tanc

e fr

om c

ore

[mas

]

MJD [day]

L1L2L3L4L5L6L7

Discussion

1. C4とリム成分C4(VERA)のふらつきの原因

VERAの角度分解能(22GHz；1.2mas)で分解できないリム成分(VLBA)が混在 →複数成分における輝度重心の変動

100 200 300 400 500

Mill

iArc

sec

onds

MilliArc seconds1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0

-2.5

-3.0

-3.5

0.35pc

0.7pc

2. 超光速運動L3の場合： 実距離0.54pc (θ=25°, 1mas=0.35pc) 見かけの速度βapp=2.77 0.93×104Rsの領域でβ=0.94まで加速されている

3C84では 初検出!

jet-counter jetの輝度比R (Fujita & Nagai 2017)

• R=1.8 for m=2 • R=2.1 for m=3 • Robs=45 at 43GHz

Discussion

3. ジェット視線角度の制限

R=45

R=2.1R=1.8

(L3)2.77(L7)2.30(L1)1.91(L6)1.58

(L4)0.86

(L2)0.69

R =

✓1 + �cos✓

1� �cos✓

◆↵+m

<latexit sha1_base64="eChnDjPTkiwrPX4yNZwcoslyc4g=">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</latexit><latexit sha1_base64="eChnDjPTkiwrPX4yNZwcoslyc4g=">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</latexit><latexit sha1_base64="eChnDjPTkiwrPX4yNZwcoslyc4g=">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</latexit><latexit sha1_base64="eChnDjPTkiwrPX4yNZwcoslyc4g=">AAACuHichVFNTxNBGH5YUbGoVLyYeGloMBhiM0tQFowJCReO0FogYbHODtN2wuxHZqeNuOkf8A948KQJIcRf4NmLf4ADJ68Sjph48eDbbaMxBH03O/PM877PO8/MBIlWqWXsZMS5Mnr12vWxG4Xxm7duTxTvTG6kcccIWRexjs1WwFOpVSTrVlkttxIjeRhouRnsrfTzm11pUhVHz+1+IndC3opUUwluiWoUa9VnvpZNO+M3DReZO+sH0vKSb+Urm4k47fm2TUQvcx9dkvGNarXtwxeZz3XS5rNhr1Ess8ri4rz32CsR8J547lzJrbA8foMyhrEWFw/hYxcxBDoIIRHBEtbgSOnbhguGhLgdZMQZQirPS/RQIG2HqiRVcGL3aGzRanvIRrTu90xztaBdNP2GlCVMs2N2xM7ZF/aRnbKfl/bK8h59L/s0BwOtTBoTb+7VfvxXFdJs0f6j+qdniya83Ksi70nO9E8hBvru67fntaXqdPaAfWBn5P89O2Gf6QRR97s4WJfVdyjQA1y47otgY67isoq7Pl9efjp8ijHcxxRm6L4XsIxVrKFO+37CV3zDqbPkvHRajhqUOiNDzV38FY75BW1FrFA=</latexit>

↵15�43 = �0.91

m = 2, 3<latexit sha1_base64="t8RUFsU8eXoUO23+llAh/28bwA0=">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</latexit><latexit sha1_base64="t8RUFsU8eXoUO23+llAh/28bwA0=">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</latexit><latexit sha1_base64="t8RUFsU8eXoUO23+llAh/28bwA0=">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</latexit><latexit sha1_base64="t8RUFsU8eXoUO23+llAh/28bwA0=">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</latexit>

(L5)4.0

jet-counter jetの輝度比R (Fujita & Nagai 2017)

• R=1.8 for m=2 • R=2.1 for m=3 • Robs=45 at 43GHz

Discussion

3. ジェット視線角度の制限

R =

✓1 + �cos✓

1� �cos✓

◆↵+m

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↵15�43 = �0.91

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R=45

R=2.1R=1.8

(L3)2.77

(L6)1.58(L4)0.86

(L2)0.69

(L5)4.0

θ～30°

(L7)2.30(L1)1.91

Summary

•VERA dataではジェット成分C4にふらつく様子が見え、内部構造調査のためVLBA dataを用いた

•VLBA image movieでリム構造にて複数の短命な成分を発見し、強度差分マップを作成したところ超光速運動する成分を検出(βapp～1-4)

•C4のふらつきの原因は、VERAの分解能不足からリム成分が混在し成分の輝度重心が変動したものである

•ジェットの速度から視線角の制限を考えた

東リム ~2014.12

Future work二股リムで東西のリム輝度比が 変化しておりジェットの位置角と 輝度比の関係を議論していく

-15

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position angle

東リム ~2014.12

西リム ~2019

2012 2014

2017 2019

Future work二股リムで東西のリム輝度比が 変化しておりジェットの位置角と 輝度比の関係を議論していく

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東リム ~2014.12

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[Jy/

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MilliArc seconds

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Peak

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MilliArc seconds

2010110220110421201201272013011520140119201502142016013120170114201802172019020320190208

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