Colloquium 2014.4-2015.3, Dept Astronomy, Kyoto University

第521回
題目Title：地球型惑星形成の最終段階
講師Speaker：小久保英一郎 氏　(国立天文台 理論研究部)
日時：1月8日(木) 午後3時半 〜
Date: Thursday, January 8th, 2015 starting at 3:30 p.m.
概要Abstract:
太陽系における地球型惑星形成の標準シナリオは、(1)ダストからの微惑星形成、 
(2)微惑星からの原始惑星形成、(3)原始惑星からの惑星形成、の3段階からなる。 
(3)段階は、月から火星質量の原始惑星の衝突の段階であり、巨大衝突の時代
とよばれる。地球型惑星の質量、軌道、自転の基本はこの時代に決まると考え
られる。我々はこれまで、巨大衝突時代にどのような衝突が起こり惑星形成が
進むかを調べてきた。地球質量の惑星は、典型的に約20回の巨大衝突を経験し、
そのうち約半数は非合体の衝突になる。衝突によって破片が放出されるが、こ
の質量は全原始惑星の約10%にも達する。すなわち、地球型惑星形成の最終段
階は、ほぼ完成した惑星が衝突破片と重力相互作用しながらそれらを再集積す
る、ということになる。この段階で惑星の最終的な軌道が決定される。これま
での数値実験によって、衝突破片が惑星軌道周辺に一様に分布している場合、  
衝突破片の速度分散が大きくても破片数が十分多ければ、力学的摩擦によって
約1億年で惑星の軌道離心率を0.01程度まで減少させることが可能である。ま
た、惑星が2個の場合に同じ条件で、相対軌道離心率を0.01程度まで減少させ
ることも可能である。本発表では、地球型惑星形成の最終段階の軌道進化の素
過程について紹介する。


第520回
題目Title：星間ダストの形成・破壊過程とサイズ分布の進化
Formation and destruction processes of interstellar dust grains and
evolution of their size distribution
講師Speaker：野沢貴也 氏　(国立天文台 理論研究部)
日時：11月18日(火) 午後1時半 〜
Date: Tuesday, November 18th, 2014 starting at 1:30 p.m.
概要Abstract:
星間ダストによる減光（光の吸収・散乱）は、観測から星や銀河の
情報を引き出す際に、大きな不定性を与える要因の一つである。
星間ダストによる減光量及びその波長依存性は、その視線上に
存在するダストの組成やサイズ分布に強く依存するため、銀河の
減光量を見積もる上で星間ダストの性質を明らかにすることは
重要である。本講演では、星間ダストが経験する形成・破壊過程を
概観し、星間ダストのサイズ分布および減光曲線が銀河の進化と
ともにどのように進化するかを解説する。特に、銀河進化の初期
段階では、星間ダストは超新星やAGB星から放出される0.1-1 umの
比較的大きいものによって支配され減光曲線は平らとなること、
銀河進化が十分進むと星間空間中でのダスト同士の衝突破砕や
分子雲中での重元素降着を通して小さいダストが生み出され、
減光曲線の傾きは急になることを示す。また、我々のダスト進化
モデルによって、銀河系の減光曲線や高赤方偏移クェーサーで
観測された特異な減光曲線がどのように再現されるかを議論する。


第519回
題目Title：Obscuration of AGNs: Implications from Radiation-driven Fountain
講師Speaker：Keiichi Wada 氏 (Kagoshima University)
日時：11月14日(金) 午後4時 〜
Date: Friday, November 14th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
In the classical picture of AGNs, a dusty molecular "torus" is
postulated. It has been believed that the torus plays a key role in
obscuring emission from nucleus, but its physical origin and
structures have not been clearly understood. Recently we proposed a
dynamic model of the obscuring material, which is driven by the
radiation from the AGN (Wada 2012; Schartmann et al. 2014). I shall
introduce details of the model, and discuss general properties of the
obscuration based on this model as well as on a starburst-driven thick
disk, which should be important to understand statistical properties
of high-z AGNs. A recent progress in the model, in which
non-equilibrium chemistry is solved to understand molecular dynamics,
is also discussed.


第518回
題目Title：若い中質量星に付随する原始惑星系円盤の高解像度多波長観測
講師Speaker：深川美里 氏 (大阪大学 理学研究科)
日時：11月11日(火) 午後1時半 〜
Date: Tuesday, November 11th, 2014 starting at 1:30 p.m.
概要Abstract:
　惑星形成論のベースは、依然としてコア集積理論であろう。しかし最近の
観測結果とコア集積理論との整合性は、必ずしも良くはない。つまり我々は、
惑星形成に対する描像を少しずつ修正していく必要があるのかもしれない。
この講演では、すばると ALMA を用いた、若い中質量星の円盤に対する高
解像度撮像観測の結果を紹介する。
　すばる望遠鏡の戦略枠 SEEDS では、系外惑星探しの他にも、原始惑星系円盤
の近赤外線撮像を進めてきた。中質量星については13個の Herbig Ae/Fe 型星
（年齡数100万年）を観測し、12天体で円盤からの散乱光を空間分解した。
補償光学の使用により、得られた空間分解能は典型的に0.07秒角（140 pc の
天体で 10 AU）であった。撮像の結果、スパイラルや非軸対称な穴などの構造
が明らかとなり、それらからは伴星・巨大惑星の存在が強く示唆される。一方、
非対称な円盤ギャップが確認されていた1天体を ALMA の340 GHz帯で観測した
ところ、分解能はまだ0.4秒角（50 AU）程度にとどまっていたものの、星から
150 AU 以上離れたギャップ外側の円盤中で、ダストが局所的に集まっている
様子が明らかとなった。この集積は、既に空いていた円盤ギャップが原因で
引き起こされた可能性がある。
　高解像度で観測された円盤の数は、まだ非常に少ない。しかし、少なくとも
中質量星の円盤については、年齡が100万年程度である場合、伴星・惑星の存在や、
付随して起きている天体形成の兆候を示すものの方が、穴等の構造がない円盤
よりも多い傾向がある。円盤中での伴星・巨大惑星の形成は、より若い段階で
既に起きている可能性が高い。


第517回
題目Title：天体観測用MKID超伝導検出器の開発
講師Speaker：関本裕太郎 氏 (国立天文台 先端技術センター)
日時：10月31日(金) 午後4時 〜
Date: Friday, October 31th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
MKID (Microwave Kinetic Inductance Detector) は、光子が超伝導クーパー対
が壊し、超伝導薄膜の力学的インダクタンスが変化するのを共振器をもちいて読
み出す 量子型超伝導検出器である。近年、この方式をもちいたミリ波から遠赤
外線の焦点面検出器の開発が世界中で進められている。我々は、国立天文台 先
端技術センターにて、宇宙背景マイクロ波放射 (CMB) の B モード偏光を観測す
る衛星計画 (LiteBIRD)や南極テラヘルツ望遠鏡による広視野の遠方銀河サーベ
イ観測のためのミリ波やテラヘルツ波カメラの開発を進めている。
　超伝導のバンドギャップは~meVと半導体のバンドギャップの~eVに較べて遥か
に小さいために、可視・近赤外線(~ eV)の1光子によってN〜2000の準粒子を生成
する。よって√N 〜50程度の面分光が可能となる。このような検出器は系外惑星
の観測に適していることから今後の進展が期待されている。
　過去に開発したALMA超伝導受信機も含めて次世代検出器MKIDの現状と展望につ
いて紹介する。


第516回
題目Title：Swift J1753.5-0127: the black hole in the mass gap?
講師Speaker：Vitaly Neustroev 氏 (University of Oulu, Finland)
日時：10月29日(水) 午後1時半 〜
Date: Wednesday, October 29th, 2014 starting at 1:30 p.m.
概要Abstract:
The black hole (BH) candidate SWIFT J1753.5-0127 has remained active
since the onset of its 2005 outburst. Emission lines in the optical
spectrum were observed at the very beginning of the outburst, but
since then the spectrum has been featureless making a precise BH mass
estimation impossible. Here we present results from our optical and UV
observations of SWIFT J1753.5-0127 taken in 2012-2013. Our new
observations show extremely broad, double-peaked emission lines in the
optical and UV spectra. The optical data also show narrow absorption
and emission features with nearly synchronous and significant Doppler
motions. A radial velocity study of these lines which we associate
with the secondary star, yields a semi-amplitude of K_2=382 km/s. A
time-series analysis of the spectral and photometric data revealed a
possible orbital periodicity of 2.85 h, significantly shorter than the
reported 3.2 h periodic signal by Zurita et al. (2008). The observed
variability properties argue against a low orbital inclination angle
and we present several observational arguments in favour of the BH
interpretation. However, the measured radial velocity semi-amplitude
of the donor star and the short orbital period imply that SWIFT
J1753.5-0127 has one of the lowest measured mass function for a BH in
a low-mass X-ray binary. We show that the compact object mass in
excess of 5 Msun is highly improbable. Thus, SWIFT J1753.5-0127 is a
BH binary that has one of the shortest orbital period and hosts
probably one of the smallest stellar-mass BH found to date.
Currently there are about two dozens of X-ray transients thought to
contain a black hole with reliable dynamical confirmation.
Interestingly that the observed distribution of compact object masses
has a double-peak structure at ~1.5 Msun and ~7.8 Msun for neutron
stars and BHs, correspondingly, with a gap in the mass range 2-5 Msun.
The obtained BH mass of SWIFT J1753.5-0127 puts this binary right into
the 2-5 Msun gap. This conclusion has a strong impact on BH formation
scenarios which we discuss.


第515回
題目Title：The Extreme Growth of Super-Massive Black Holes and their Host Galaxies at High Redshift
講師Speaker：Benny Trakhtenbrot 氏 (ETH Zurich)
日時：10月23日(木) 午後4時 〜
Date: Thursday, October 23th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
The observed evolution of black hole (BH) mass and accretion rates at
all accessible redshifts suggests that the most massive BHs
(M_BH~10^10 Msun) were already in place at z~3 and that the epoch of
fastest growth for such extreme systems must have occurred earlier
still.  However, any links between such fast-growing, supper-massive
black Holes and their host galaxies are not yet established at these
high redshifts.  I will focus on our team's recent results for a large
sample of luminous, un-obscured AGNs, that were shown to represent an
epoch of fast, nearly Eddington-limited growth from a wide range of
seed masses, and may produce some of the most massive black holes
known to date (M_BH > 10^10 Msun) before z~4.  Using recent Herschel
observations, we reveal extremely intense FIR emission (L_FIR>10^13
Lsun) in ~25% of the sources, corresponding to SFRs of 1000-4000
Msun/yr.  These extreme SFRs are comparable to the highest observed
values at any redshift, found in sub-mm galaxies.  Moreover, stacking
analysis for the remaining sources results in a mean SFR of ~450
Msun/yr.  A probable scenario is that we are witnessing the peak of SF
activity in some sources and the beginning of the post-starburst
decline in others.  AGN feedback may be responsible for diminishing
the SF activity in ~75% of them, but is not operating efficiently in
the Herschel-detected sources. An alternative scenario is that only
the high-SFR AGN hosts are powered by major mergers.  I will also
mention how our follow up ALMA observations may test the relevance of
major mergers to the fueling of these unique systems.


第514回
題目Title：Monte Carlo radiative transfer code SKIRT and the AGN dusty torus
講師Speaker：Marko Stalevski 氏 
日時：10月15日(水) 午後1時半 〜
Date: Wednesday, October 15th, 2014 starting at 1:30 p.m.
概要Abstract:
I will start by briefly presenting the problem of radiative transfer in
dusty astrophysical environments, followed by an overview of SKIRT, the
state-of-the-art radiative transfer code based on the Monte Carlo
technique. I will present some of the applications of the code, focusing on
the modeling of the dusty, obscuring structures in active galactic nuclei (
AGN). This structure -- dubbed 'the dusty torus' -- has a major effect on
how the AGN looks like, and although the basic picture has been clear for
some time, there are still many unresolved issues. We offered a new model
of the dusty torus as clumpy two-phase medium, in which high-density clumps
are immersed in a smooth dusty medium of much lower density. I will finish
by reporting some of our findings from the modeling of the dusty torus
infrared emission and outlining our current efforts in understanding these
structures.


第513回
題目Title：Ionized Gas Kinematics at High Resolution and the Evolution of Super
Star Clusters
講師Speaker：Sara Beck 氏 (Tel Aviv University)
日時：10月2日(木) 午後4時半 〜
Date: Thursday, October 2nd, 2014 starting at 4:30 p.m.
概要Abstract:
The most intense star formation sites in the nearby Universe are the
young super star clusters in starburst galaxies. They contain hundreds
or thousands of OB stars but are less than a few parsec across. They are
optically invisible, embedded in dense molecular gas and dust, and
excite supernebulae: HII regions of great radio and infrared luminosity.
The kinematics of these regions are difficult: how can dense (n_e ~
10^{4-6}) and hot ionized gas, with velocities as high as a few 100
km/sec, be confined to such small volumes? How do they survive, and
what do they do to the surrounding clouds? We study these regions using
high resolution spectra of the mid-infrared lines of metal ions. Very
high spectral resolution is possible with metal ions because they have
less thermal broadening than H^+; our spectra have data true resolution
of 3-5 km/sec. From the high-resolution data we trace the interaction of
the ionized gas with the ambient material and see how embedded star
clusters develop and how they affect their environment.


第512回
題目Title：The Weather around Active Galactic Nuclei - From X-rays to IR
講師Speaker：Robert Nikutta 氏 (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago)
日時：7月29日(火) 午後4時 〜
Date: Tuesday, July 29th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
Analyzing 16 years of X-ray observations in AGN with RXTE, we found 12
secure eclipse events and several candidates. In a recent paper
(Markowitz, Krumpe, Nikutta, 2014, MNRAS 439) we show that these
events are discrete gas+dust clouds crossing our line of sight. Due to
RXTE's long mission duration, it was sensitive to eclipses caused by
clouds much further away from their AGN than previous events, which
have been observed with e.g. XMM/Newton and Chandra. Our clouds are
located both in the BLR and also well into the dusty part of the cloud
distribution, within the AGN "torus". Because the number of events
found by RXTE is quite large, we were able to perform a statistical
analysis, and derive "instantaneous" probabilities to observe an AGN
in an obscured state. In several type-2 AGN we also see a non-varying
absorber at timescales of up to 8 years, which can be either a
homogeneous medium, or discrete clouds of column density N_H<<10^22
cm^-2 each. Both scenarios call for an update to state-of-art AGN
torus models.
In a follow-up paper (Nikutta, Krumpe, Markowitz, in preparation) we
constrain the properties of the clouds further, and test the
predictions of most recent AGN torus models. Using Bayesian inference
together with the CLUMPY model (Nenkova et al. 2008a+b, ApJ 685), we
can derive most of the parameters that govern the distribution of
clouds in the BLR and in the torus. This provides a natural connection
between the AGN X-ray signal and the Infrared emission, a signature of
the dusty AGN torus. I will show how using the large WISE catalog we
can reliably identify type-1 and type-2 AGN through their IR
properties, putting AGN unification to the test.


第511回
題目Title：極端紫外線領域での太陽観測
講師Speaker：原弘久 氏 (国立天文台SOLAR-C準備室)
日時：7月10日(木) 午後4時 〜
Date: Thursday, July 10th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
天文学の中で多波長観測の先駆けとなった太陽観測の中で、極端紫外線領域での
観測は最近になるまで必ずしも中心的な役割を果たしてきたわけではない。そ
の理由はいくつか考えられるが、主として光学素子の効率が低かったことや小さ
な画素サイズで検出効率の高い適当な検出器がなかったことによる。現在稼働
中の太陽観測衛星６機のうち４機に極端紫外線領域の太陽観測装置が搭載されて
いることからも分かるように、この波長帯はいまでは太陽 観測では欠かせない
ものとなってきている。この談話会では、これまでの太陽極端紫外線観測の手法
について概観し、それらによる科学成果を最近の「ひので」衛星の成果を含め
て紹介する。また、提案準備中の次期太陽観測衛星SOLAR-Cで計画している極端
紫外線観測についても簡単にふれる。


第510回
題目Title：ASTRO-Hへ向けた超新星残骸のX線観測
講師Speaker：内田裕之 氏 (京都大学理学研究科)
日時：6月27日(金) 午後4時 〜
Date: Friday, June 27th, 2014 starting at 4:00 p.m.
概要Abstract:
日本が開発を主導する次期X線天文衛星ASTRO-Hは2015年の打ち上げを予定している。AST
RO-Hに搭載されるマイクロカロリメーターSXSは、従来用いられてきたX線CCDより20--30
倍良いエネルギー分解能を達成し、これによって天体からの輝線の微細構造を初めて精
密に分光することが可能である。超新星残骸のX線スペクトルは、連続成分に加えて電離
平衡/非平衡状態にある多数の元素からの特性X線が支配的であり、SXSの威力を最大限発
揮できる恰好の研究対象である。
SXSが成し得るサイエンスは多岐に渡る。たとえば、輝線中心エネルギーや輝線幅の精密
測定は、超新星残骸のプラズマ診断や運動学を初めて可能にする。また微細構造線の分
光は、これまで見過ごされてきたX線放射の素過程を初めて明らかにし、超新星残骸と周
辺環境との相互作用、ひいてはその進化を解明する大きな手掛かりを与える。
こうした"ASTRO-H時代"の到来を目前に控え、我々は既存の検出器を用いて多数の超新星
残骸の観測を行ってきた。その結果、予想外に複雑で多様な超新星残骸の形成史の一端
が明らかになりつつある。本発表の前半では、京大宇宙線研の最近のアクティビティを
中心に、従来の進化モデルや元素合成理論では説明のつかない超新星残骸の例をいくつ
か紹介する。発表の後半では、ASTRO-Hに先駆けてSXSと遜色のないエネルギー分解能を
達成した超新星残骸の分光観測について紹介する。この研究で我々はHe-like O（OVII t
riplet）の微細構造を分離し、禁制線/共鳴線 強度比が通常の衝突電離プラズマでは説
明できないほど高いことを発見した。この観測事実を説明する放射過程はいくつか考え
られるが、いずれもASTRO-H時代を見越して超新星残骸研究に新しい知見をもたらすと考
えられる。最近のX線観測による当該分野の進展と、ASTRO-H打ち上げ後の展望について
議論したい。


第509回
題目Title：The Central Engine of Gamma Ray Bursts
講師Speaker：Sachiko Tsuruta 氏 (Montana State University)
日時：6月10日(火) 午後1時30分 〜
Date: Tuesday, June 10th, 2014 starting at 1:30 p.m.
概要Abstract:
  Gamma ray bursts (GRB) are among the most energetic phenomena in
the universe. We begin with a brief introduction to GRB in general. Then we
will proceed to progress reports on our current and future projects, on
more specific problems concerning the central engine of GRB as a collapser.
We are interested in an unified model of the central engine
of GRB, from the outermost supernova regime through the intermediate
region with a relativistic accretion torus into the innermost region
around the central black hole where general relativity will be critical.
We also explore the accerelation of jets from a black hole-torus system by
magnetic reconnection and the mechanism of energy extraction from
a spinning black hole. The main emphasis will be to obtain useful
input from the audience, rather than to offer any concrete results.


第508回
題目Title：Polarimetry of Active Galactic Nuclei
講師Speaker：Enrique Lopez Rodriguez 氏 (University of Texas, San Antonio)
日時：4月25日(金) 午後4時30分 〜
Date: Friday, April 25th, 2014 starting at 4:30 p.m.
概要Abstract:
  Magnetohydrodynamical theories consider the torus of Active Galactic
Nuclei (AGN) to be part of an outflow wind moving away from the
central engine. In this framework, the torus is a particular region of
the wind, where dusty and optically thick clouds are formed. The
outflows are strongly related to the accretion rate and magnetic field
strength, which play an important role in the creation, morphology and
evolution of the torus. Through high-angular (~0.1"-0.6") infrared
(IR, 1-13 um) polarimetry observations, this work (1) explores the
role and strength of magnetic field in the torus; (2) studies the
AGN/Host galaxy connection; and (3) investigates the nucleus of
radio-loud AGN. Although several models have been made to account for
the outflowing dusty winds from the central engine, the magnetic field
strength at the position of the torus remains poorly
characterized. Through a novel study using near-IR polarimetry, the
magnetic field strength within the clumpy torus of AGN are estimated.
For the archetypical radio-loud AGN, Cygnus A, mid-IR imaging
polarimetry using CanariCam (8-13 um) on the 10.4-m Gran Telescopio
Canarias revealed a high polarized, 11+-3% and 11+-3% (at 8.7 um and
11.6 um respectively) unresolved nucleus. Polarimetric modeling
suggests that the MIR polarization arises from a synchrotron
component. This result represents the most compelling MIR polarization
detection of synchrotron radiation in Cygnus A.


第507回
題目Title：SPACE AND EARTHS CLIMATE
講師Speaker：Henrik Svensmark 氏 (Technical University of Denmark)
日時：4月2日(水) 午後2時00分 〜
Date: Wednesday, April 2nd, 2014 starting at 2:00 p.m.
概要Abstract:
  Variations in Earth’s climate suggest that the atmosphere is capable of
amplifying small changes in solar activity. One possible explanation is
an influence on the atmospheric transparency by changing cloud
properties via cosmic ray ionization (the latter is modulated by solar
activity). Initial support for this idea is found from satellite
observations of low liquid clouds (< 3 km). The proposed mechanism
involve ion induced formation and growth of aerosol particles (0.001- 1
mu in diameter) that subsequently can act as cloud condensation nuclei.
Observations of the whole chain from solar activity in the form of
coronal mass ejections, to cosmic ray decrease, to aerosol production,
to cloud cover will be presented. For some years a contentious issue has
been whether our planet's ever-changing location in the Galaxy and
associated variations in the influx of galactic cosmic rays have
influenced its climate and life over geological time scales. Previous
studies have indicated a coincidence between the passages of the Sun
through spiral arms of the Galaxy and glaciations during the last 500
Ma. The present study directly estimates the changing birth rate of
clusters from a sample of open stellar clusters in the solar
neighborhood. From this the formation rates of massive supernova
progenitors as a function of time is estimated. The supernova rates are
compared with geological data on past climates, biodiversity and the
carbon cycle. It is found that astrophysical processes responsible for
star formation in the solar neighborhood are fundamental for the
conditions of life on Earth. The suggested mechanism involves an initial
impact of variable galactic cosmic ray influx on climate, and subsequent
changes in the nutrient and carbon cycle.


2013(H25)年度談話会 abstract
2012(H24)年度談話会 abstract
2011(H23)年度談話会 abstract
2010(H22)年度談話会 abstract
2009(H21)年度談話会 abstract
2008(H20)年度談話会 abstract
2007(H19)年度談話会 abstract
2006(H18)年度談話会
2005(H17)年度談話会
2004(H16)年度談話会