[論文レビュー] 2.5-11 micron spectroscopy and imaging of AGNs: implication for unification schemes

J. Clavel, B. Schulz+7 more|arXiv (Cornell University)|Mar 21, 2000

Cardiac Imaging and Diagnostics被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、57個のAGNのISO 2.5–11 μm分光および画像測定を用いて、統一モデルを検証した。タイプII AGNは、最大7.2 μmに達する高い等価幅を示す強力なPAH放射を示し、7 μm連続スペクトルは抑制されていることから、深刻な減光（A_V ≈ 92 ± 37 mag）が示唆された。一方、タイプI AGNは強力な力法則連続スペクトルと弱いPAH特徴を示した。結果は、タイプII AGNが高角度で見られる遮蔽されたタイプI対象であることを確認し、PAH放射は赤化の指標として機能し、トーラスの内側壁と反射表面が空間的に一致していることを示した。

ABSTRACT

We present 2.5-11 micron spectrophotometric & imaging ISO observations of 28 Sf1, 29 Sf2 & 1 normal galaxy. The Sf1 & Sf2 MIR spectra are statistically different: Sf1 have a strong power-law continuum of index -0.84+/-0.24 & weak PAH emission bands. Sf2s have a weak continuum & very strong PAH emission features with EW (equivalent widths) up to 7.2 micron. On the other hand, the Sf1 and Sf2 PAH luminosities do not differ statistically and the 7 micron continuum is ~8 times less luminous in Sf2s than in Sf1s. The PAH emission is unrelated to the nuclear activity & arises in the bulge ISM. PAH EW are thus a sensitive nuclear redenning indicator. These results are consistent with unified schemes & imply that the Sf2 MIR nuclear continuum is, on the average, extinguished by 92+/-37 visual magnitudes whereas it is directly visible in Sf1s. The dispersion in Sf2's PAH EW is consistent with the expected spread in viewing angles. Those Sf2s with PAH EW > 5 micron suffer from > 125 magnitudes of extinction and are invariably weak X-ray sources. Such Sf2s represent the highly inclined objects where our line of sight intercepts the full extent of the torus. About 1/3rd of the Sf2s have PAH EW <= 2 micron, in the range of Sf1s. Among them, those which have been observed in spectropolarimetry or IR spectroscopy invariably display "hidden" broad lines. As proposed by Heisler et al (1997), such Sf2s are most likely seen at grazing incidence such that one has a direct view of both the "reflecting screen" and the torus inner wall emitting the MIR continuum. Our observations thus constrain the screen & the torus inner wall to be spatially co-located. Finally, the 9.7 micron Silicate feature appears weakly in emission in Sf1s, implying that the torus vertical thickness cannot significantly exceed E+24 cm-2

研究の動機と目的

• タイプIおよびタイプIIセイファート銀河のミッドインフラレッド（MIR）特性を比較することで、AGNの統一モデルを検証すること。
• Sf1およびSf2 AGN間のMIRスペクトルの観測差異が、-dusty torusによる方位依存的遮蔽と整合しているかどうかを検証すること。
• 遮蔽されたAGNにおける多環芳香族炭化水素（PAH）放射が、核の赤化指標として果たす役割を評価すること。
• 分光偏光法およびIR分光法を用いて、Sf2 AGNにおけるトーラスの内側壁と反射表面の空間的関係を調査すること。

提案手法

• 低分解能分光測光および画像測定は、赤外宇宙望遠鏡（ISO）搭載のISOPHOT-S分光器およびISOCAMカメラを用いて実施された。
• サンプルには57個のAGN（28個のタイプI、29個のタイプII）および1個の非活性なSB銀河が含まれ、赤方偏移は0.016から0.083の範囲にあった。
• PAHの等価幅（EW）を3.3、6.2、7.7、および8.6 μmで測定し、減光および星形成関連放射の評価を行った。
• Sf1およびSf2 AGN間の7 μm連続スペクトルの放射度を比較することで、核連続スペクトルの遮蔽度を定量化した。
• 分光偏光法およびIR分光法を用いて、PAH EWが小さいSf2 AGNに「隠れた」幅広い線幅領域が存在するかを検出した。
• PAH EWから減光を推定し、より高いEWはより低い減光を示すという関係を用い、N_H推定値からA_Vを導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイプIおよびタイプII AGNは、統一モデルに従って統計的に異なるミッドインフラレッドスペクトルエネルギー分布を示すか？
• RQ2 AGNにおけるPAH放射は主にバルク部の星形成によって駆動されており、核連続スペクトルの赤化指標として機能するか？
• RQ3 なぜ一部のタイプII AGNは最大7.2 μmに達する高い等価幅を示す強力なPAH放射を示す一方で、他のAGNはタイプI AGNと同様に弱いPAH特徴を示すのか？
• RQ4 PAH EWが5 μm以上（≥5 μm）のSf2 AGNは、X線を含む全波長で真に遮蔽されているのか、コンプトン厚い吸収の兆候を示すのか？
• RQ5 PAH EWが『隠れた』幅広い線幅領域を示すSf2 AGNにおいて、反射表面（散乱光の原因）はトーラスの内側壁と空間的に一致しているか？

主な発見

• Sf2 AGNにおける平均7 μm連続スペクトル放射度は、Sf1 AGNと比べて約8倍低いことから、核源の顕著な遮蔽が示唆された。
• Sf1 AGNは平均スペクトル指数α = -0.84 ± 0.24の力法則連続スペクトルを示す一方、Sf2 AGNは弱い連続スペクトルだが強力なPAH放射帯を示し、等価幅は最大7.2 μmに達した。
• 7.7 μmにおける平均PAH等価幅は、Sf1で0.53 ± 0.47 μm、Sf2で2.86 ± 1.95 μmであり、分布に統計的に有意な差が認められた。
• PAH EW > 5 μmのSf2 AGNは、通常の銀河と区別がつかず、MIR核連続スペクトルが完全に遮蔽されている（A_V > 125 mag）ことを示し、常に弱いX線源であった。
• PAH EW ≤ 2 μmのSf2 AGNにおいて、分光偏光法を用いた4例すべてで『隠れた』幅広い線幅領域が確認され、これはトーラスおよび反射表面が直接観測可能な斜めの視線で観測されていることを確認した。
• Sf1ではシリケート9.7 μm特徴が弱く発光しており（EW = 0.25 ± 0.01 μm）、N_H ≈ 10^23–10^24 cm⁻²と整合するトーラスの垂直光学厚さを示し、極めて厚いトーラスの可能性を除外した。