[論文レビュー] Attenuation from the optical to the extreme ultraviolet by dust associated with broad absorption line quasars: the driving force for outflows

C. M. Gaskell, Jake J. M. Gill+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 11, 2016

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、光学的から極端紫外線（EUV）にかけて、最初のバルククェーサー（BALQSO）におけるダストの減光曲線を導出し、EUVでピークを示す急勾配のSMCに類似した曲線であることを明らかにした。EUV領域における光学的厚さが最適な状態にあることから、ダスト駆動の放射力が高速な放出流を引き起こしており、LoBALでは散乱光の増強により観測された曲線が歪められている。

ABSTRACT

We derive a mean attenuation curve out to the rest-frame extreme ultraviolet (EUV) for 'BAL dust' - the dust causing the additional extinction of active galactic nuclei (AGNs) with broad absorption lines (BALQSOs). In contrast to the normal, relatively flat, mean AGN attenuation curve, BAL dust is well fit by a steeply rising, SMC-like curve. We confirm the shape of the theoretical Weingartner & Draine SMC curve out to 700 Angstroms but the drop in attenuation at still shorter wavelengths is less than predicted. The similar SMC-like attenuation curve for low-ionization BALQSOs (LoBALs) does not support the idea that they are an early phase in the life of an AGN when it is breaking out of a cocoon of star-forming dust. Although the attenuation is only E(B - V) ~ 0.03 - 0.05 in the optical, it rises to one magnitude in the EUV, which is an optimum value for radiative acceleration of dusty gas. Because the spectral energy distribution of AGNs peaks in the EUV, the force on the dust dominates the acceleration of BAL gas. Although the shape of the attenuation curve for LoBALs is similar to the shape for HiBALs, the LoBALs on average show negative attenuation in the optical. This is naturally explained if there is more light scattered into our line of sight in LoBALs compared with non-BALQSOs. We suggest that this and partial covering are causes when attenuation curves appear to be steeper in the UV than an SMC curve.

研究の動機と目的

• BALQSOにおける光学的から極端紫外線（EUV）に至る波長域におけるダスト減光曲線を特定すること。
• LoBALおよびHiBALにおける観測された赤みが、SMCに類似した減光曲線を持つダストによるものかどうかを検証すること。
• BALQSOにおける急勾配の減光曲線が、AGN進化の「抜け出し」段階モデルを支持するかどうかを調査すること。
• LoBALにおける予想より急勾配の紫外線減光曲線（光学領域での負のE(B-V)を含む）の理由を説明すること。
• BALQSOと非BALQSOのSEDの差異が、ダストによる減光のみで説明可能かどうかを明確にすること。

提案手法

• 赤方偏移および発光度が一致する137個のBALQSOと137個の非BALQSOの、中赤外から紫外線までの光度測定および分光測定を用いた。
• 観測された放射度と内在的SEDテンプレートを比較し、静止系Kバンドで正規化することで平均減光曲線を構築した。
• Weingartner & Draine (2001)の理論的SMC減光曲線に減光曲線をフィットさせ、700 Åまで観測データと比較した。
• LoBALにおける散乱光および部分的カバー効果を考慮し、光学および紫外線領域での放射度オフセットをモデル化した。
• 標準ペア法を用いて減光曲線を導出し、従来のAGN研究と整合性を保った。
• AGNに適した一様スクリーンモデルを仮定し、ダストの幾何学的配置および観測方向の影響を補正した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BALQSOにおけるダスト減光曲線の形状は、光学的から極端紫外線域にかけてどのように変化するか？
• RQ2 BALQSOにおける急勾配の減光曲線は、放出流をダスト駆動の放射力によって引き起こすメカニズムを支持するか？
• RQ3 なぜLoBALでは光学領域で負のE(B-V)が観測されるのか？これは散乱光とどのように関係するか？
• RQ4 UV減光曲線がSMC曲線よりも急勾配に見えるのは、幾何学的要因か、内在的なダスト特性によるものか？
• RQ5 BALQSOと非BALQSOのSEDの差異は、ダスト減光のみで完全に説明可能か？

主な発見

• BALダストの減光曲線は、光学的からEUVにかけて急激に上昇し、Weingartner & Draine (2001)のSMCに類似した曲線と700 Åまで一致するが、より短い波長でより高い減光を示す。
• BALダストの光学的厚さはEUV領域でピークを示し、AGNのスペクトルエネルギー分布が最も明るい領域に一致するため、ダストを含むガスの放射力による加速が最も効率的である。
• BALダストの平均E(B-V)は光学領域ではわずか~0.03–0.05にとどまるが、急勾配のためEUV領域では約1マグニチュードにまで上昇し、EUV領域での強い減光を示している。
• LoBALおよびHiBALの両者に同一のSMCに類似した減光曲線が見られるのは、「抜け出し」モデルに反する。これは、ダストが一時的なココウではなく、放出流と関連していることを示唆する。
• LoBALでは光学領域で負のE(B-V)が観測されるが、これは内在的な差異ではなく、線形視線方向への散乱光の増強によって自然に説明できる。
• 部分的カバー効果および散乱光が、SMC曲線よりも急勾配に見えるUV減光曲線の原因である可能性が高く、これにより過去の研究における顕著な不一致が説明できる。