[論文レビュー] VLBI Observations of the Galactic Center Source Sgr A* at 86 GHz and 215 GHz

T. P. Krichbaum, A. Witzel+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 1998

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 2被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、86 GHzおよび215 GHzにおけるSgr A*の新しいVLBI観測を提示し、86 GHzでは190 ± 30 マイクロアーキセコンドのコンパクトで対称的な構造を明らかにした。215 GHzでは、一時的な固有サイズが50–190 マイクロアーキセコンドであり、20 マイクロアーキセコンドのスキャッタリングサイズよりも大きい。これは、固有の源サイズが数から十数個のシュバルツシルト半径に相当することを示唆している。

ABSTRACT

We summarize previous VLBI observations of Sgr A* at millimeter wavelengths and present new results from VLBI observations at 86 and at 215 GHz. At 86 GHz the measured closure phase is close to zero, consistent with a point-like or symmetric structure of 190 +/- 30 micro-arcsec size. At 215 GHz we have detected Sgr A* with a signal-to-noise ratio of 6. This yields a tentative size estimate of 50 < theta < 190 micro-arcsec, which is larger than the scattering size of 20 micro-arcsec at this frequency. The intrinsic size of Sgr A* thus appears to be a few up to a few ten Schwarzschild radii.

研究の動機と目的

• 高分解能VLBI観測を用いて、ミリメートル波長域におけるSgr A*の固有サイズと形状を調査すること。
• 86 GHzおよび215 GHzにおけるSgr A*の構造を解明し、スキャッタリング効果と固有源サイズを区別すること。
• Sgr A*がサブミリアーキセコンド解像度で対称的か非対称的かを評価すること。
• 215 GHzにおける既知のスキャッタリング限界と観測サイズを比較することで、Sgr A*の固有サイズを推定すること。
• ブラックホール物理学および降着プロセスの文脈において、銀河中心源の性質を理解するための貢献を行うこと。

提案手法

• サブミリアーキセコンド角分解能を達成するため、86 GHzおよび215 GHzで非常に長基線干渉計測定（VLBI）を実施した。
• 86 GHzにおけるクロージャー位相を測定し、源の対称性と構造を評価した。その値はほぼゼロであった。
• 215 GHzでは、強いスキャッタリング効果にもかかわらず、Sgr A*を検出するための信号対雑音比6を用い、そのサイズを推定した。
• 215 GHzにおける既知のスキャッタリングサイズ20 マイクロアーキセコンドと観測された源サイズを比較し、固有サイズを推定した。
• 標準的なVLBIデータ還元手法を用いて、高周波数における銀河中心源のキャリブレーションと画像化を実施した。
• コンパクトで対称的な放射構造のモデルと結果の整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 215 GHzにおけるSgr A*の固有サイズは、間銀河空間スキャッタリングを補正した上でどの程度か？
• RQ2 クロージャー位相測定に基づくと、Sgr A*の構造はミリメートル波長域で対称的か非対称的か？
• RQ3 86 GHzにおけるSgr A*の観測サイズは、予想されるスキャッタリングサイズと固有サイズと比べてどうか？
• RQ4 215 GHzにおける源サイズがどの程度スキャッタリング限界を超えており、物理的で非スキャッタリング構造を示唆しているか？
• RQ5 固有サイズ制約に基づいて、Sgr A*のサイズはシュバルツシルト半径の何倍程度と推定されるか？

主な発見

• 86 GHzでは、クロージャー位相がゼロと整合的であり、190 ± 30 マイクロアーキセコンドのコンパクトで対称的または点状の構造であることを示している。
• 215 GHzでは、信号対雑音比6を用いてSgr A*が検出され、この高周波数での存在が確認された。
• 215 GHzにおける観測サイズは50～190 マイクロアーキセコンドと推定され、20 マイクロアーキセコンドのスキャッタリングサイズを上回っている。
• したがって、Sgr A*の固有サイズは、スキャッタリング効果を上回るサイズ推定に基づき、数から十数個のシュバルツシルト半径に制限される。
• 結果は、銀河中心にコンパクトでスキャッタリングされない放射領域が存在することを支持しており、特大質量ブラックホールと整合的である。
• データは、215 GHzではSgr A*がスキャッタリングに支配されていないことを示唆しており、物理的に解像可能なコンパクトコア構造であると考えられる。