[論文レビュー] Anisotropic illumination of AGN's accretion disk by a non thermal source : I General theory and application to the Newtonian geometry

G. Henri, Pelletier, G.|arXiv (Cornell University)|May 29, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、活発銀河核（AGN）の降着円盤が、円盤上空に位置する非熱的で高温の点源から発する硬い放射によって非等方的に照らされるモデルを提案する。この点源は、失敗したジェット内の衝撃波である可能性がある。超相対論的レプトンが逆コンプトン散乱によって円盤光子をアップスキャッタリングする。モデルはニュートン的幾何における放射の自己整合的な方位分布と半径方向の温度プロファイルを導出し、高エネルギースペクトルおよびスケーリング則の予測能力を持つ、標準的な降着円盤放射法則の代替案を提供する。

ABSTRACT

We present a model of accretion disk where the disk luminosity is entirely due to the reprocessing of hard radiation impinging on the disk. The hard radiation itself is emitted by a hot point source above the disk, that could be physically realized by a strong shock terminating an aborted jet. This hot source contains ultrarelativistic leptons scattering the disk soft photons by Inverse Compton (IC) process. Using a simple formula to describe the IC process in an anisotropic photon field, we derive a self-consistent angular distribution of soft and hard radiation in the Newtonian geometry. The radial profile of the disk effective temperature is also univoquely determined. The high energy spectrum can be calculated for a given lepton distribution. This offers an alternative picture to the standard accretion disk emission law. We discuss the application of this model to Active Galactic Nuclei, either for reproducing individual spectra, or for predicting new scaling laws that fit better the observed statistical properties.

研究の動機と目的

• 降着円盤上空の局所的で高温の非熱的源から発する非熱的放射によって駆動される、AGN降着円盤照射の自己整合的モデルの構築。
• 非等方的照射下におけるニュートン的幾何におけるソフトおよびハード放射の方位分布の記述。
• 非等方的ハード放射の再放射に基づく、降着円盤の半径方向有効温度プロファイルの導出。
• 非熱的環境における逆コンプトン散乱を用いた発光モデルにより、標準的な降着円盤放射法則の代替を提供。
• 観測されたAGNの統計的性質とよりよく一致する高エネルギースペクトルおよびスケーリング則の予測を可能にする。

提案手法

• 降着円盤上空に位置する点状の高温放射源を、失敗したジェット内の衝撃波としてモデル化。
• 非等方的光子場における逆コンプトン散乱を記述する簡略化された公式を用い、相対論的ビーム効果および方位依存性を考慮。
• 導出されたIC発光公式を用いて、ニュートン的幾何におけるソフトおよびハード放射場の方位分布を解明。
• 円盤表面積分により再放射された放射を統合し、ディスクの有効温度の半径分布を計算。
• 電子エネルギー分布が与えられた場合の高エネルギースペクトルを計算し、電子注入が等方的または非等方的であると仮定。
• 観測データと予測スペクトルおよびスケーリング則の比較を通じて、モデルをAGNに適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非熱的源による非等方的照射が、AGN降着円盤における放射の方位分布にどのように影響するか？
• RQ2 ニュートン的幾何における局所的非熱的源から発するハード放射を再放射する場合、どのような半径方向温度プロファイルが得られるか？
• RQ3 このモデルは、標準的な降着円盤放射法則に依存せずに、観測されたAGNの高エネルギースペクトルを再現できるか？
• RQ4 このモデルはどのような光度およびスペクトル形状のスケーリング則を予測するか？観測結果と比較するとどうなるか？
• RQ5 照射源の幾何学的配置および非等方性は、観測されるディスク発光特性にどのように影響するか？

主な発見

• モデルは、点源からの非等方的照射を考慮したニュートン的幾何におけるソフトおよびハード放射場の自己整合的方位分布を生成する。
• 降着円盤の有効温度の半径分布は、非等方的ハード放射の再放射によって一意に決定され、円盤全体で一様でない温度分布を示す。
• 与えられた源内電子エネルギー分布に対して高エネルギースペクトルを計算可能であり、スペクトルフィッティングのための予測フレームワークを提供する。
• 非熱的過程が主放射を支配する状況において、標準的な降着円盤放射法則の代替としての有効性を示す。
• 従来のモデルよりも観測された統計的性質とよりよく一致するAGNの新しいスケーリング則を予測する。
• 本フレームワークは個々のAGNスペクトルに適用可能であり、観測結果との直接比較が可能であり、照射源の物理的起源の特定にも役立つ。