[論文レビュー] Dense Molecular Gas and Star Formation in Nearby Seyfert Galaxies

K. Kohno, Satoki Matsushita+6 more|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 2002

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、高解像度のCO(1–0)、HCN(1–0)、HCO⁺(1–0)線画像を用いた近傍のセーファート銀河におけるHCN線の増強が、星形成と混合した複合系ではなく『純粋な』AGNの存在を示すと提案している。特に、HCN/COとHCN/HCO⁺線比率がそれぞれ0.3および2.0を超えることは、高密度な分子トルスへのX線放射の影響を示すものと解釈され、NGC 1068、NGC 1097、NGC 5194はこれらの比率に基づき、純粋なAGNを有すると特定されている。

ABSTRACT

An imaging survey of CO(1-0), HCN(1-0), and HCO$^+$(1-0) lines in the centers of nearby Seyfert galaxies has been conducted using the Nobeyama Millimeter Array and the RAINBOW interferometer. Preliminary results reveal that 3 Seyferts out of 7 show abnormally high HCN/CO and HCN/HCO$^+$ ratios, which cannot occur even in nuclear starburst galaxies. We suggest that the enhanced HCN emission originated from X-ray irradiated dense obscuring tori, and that these molecular line ratios can be a new diagnostic tool to search for ``pure'' AGNs. According to our HCN diagram, we suggest that NGC 1068, NGC 1097, and NGC 5194 host ``pure'' AGNs, whereas Seyfert nuclei of NGC 3079, NGC 6764, and NGC 7469 may be ``composite'' in nature.

研究の動機と目的

• 近傍セーファート銀河の中心部における高密度分子ガスの性質を調査すること。
• セーファート銀河におけるHCN線の増強がAGN活動に起因するのか、あるいは核領域の星形成爆発に起因するのかを特定すること。
• HCN/COおよびHCN/HCO⁺線比率が『純粋な』AGNとAGN-星形成混合系を区別できるかを検証すること。
• 広がった星形成領域からの汚染を避けるために、高解像度の干渉計観測を用いること。

提案手法

• 野坂ミリメートルアレイ（NMA）およびRAINBOW干渉計を用いて、CO(1–0)、HCN(1–0)、HCO⁺(1–0)線の高解像度画像化調査を実施した。
• 7つの近傍セーファート銀河の中心1kpc領域におけるHCN/COおよびHCN/HCO⁺線比率（R_HCN/COおよびR_HCN/HCO⁺）を測定した。
• 合成ビームを約7″–10″に設定し、核および周囲核構造を解像し、ビーム拡散の影響を最小限に抑えた。
• X_CO係数および傾き補正済みガス表面密度計算を用いて、H₂の柱密度を導出した。
• 観測された線比率を核領域の星形成銀河のものと比較し、AGN支配を示す乖離を特定した。
• 正確なHCN/HCO⁺比率測定を保証するため、同時に動作する広帯域スペクトル相関器（UWBC）を用い、数パーセント未満の系誤差を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 セーファート銀河におけるHCN/COおよびHCN/HCO⁺線比率が、一般的な核領域星形成銀河のそれらを上回るかどうか。これは、異なる励起機構の存在を示唆する。
• RQ2 高いHCN線比率が、星形成ではなくAGNの高密度分子トルスへのX線放射に起因するものと説明できるか。
• RQ3 どのセーファート銀河が『純粋な』AGNを有しており、星形成が進行中の複合系とは異なるか。
• RQ4 CO、HCN、HCO⁺線の分布形態が、核活動およびバーバー、星形成リングなどの星形成構造とどのように相関するか。
• RQ5 HCN線比率が、赤方偏移に影響されない強固な診断指標として、銀河内のAGN支配領域を特定するために有効であるか。

主な発見

• NGC 1068、NGC 1097、NGC 5194という3つのセーファート銀河が、通常の核領域星形成銀河を上回る異常に高いHCN/CO比（R_HCN/CO > 0.3）を示した。
• これらの3つの銀河は、HCN/HCO⁺比が極めて高く（R_HCN/HCO⁺ > 2.0）、NGC 1068では2.3、NGC 1097では2.1の値を示した。
• NGC 1097の中心部におけるHCN/CO比は0.34に達し、NGC 1068およびNGC 5194に続く、この増強の第3の検出を確認した。
• 一方、NGC 3079、NGC 6764、NGC 7469では、HCN/CO比が0.3未満、HCN/HCO⁺比が0.5～1.5の範囲にあり、星形成に類似した励起状態と一致した。
• NGC 1068およびNGC 1097における弱いHCO⁺線発光は、強力なHCN線とは対照的であり、X線放射がHCNの分圧を増幅するがHCO⁺には影響しないという仮説を支持している。
• HCN図（R_HCN/CO 対 R_HCN/HCO⁺）は、『純粋な』AGN（高比率）と複合系（低比率）を効果的に分離でき、新たな診断ツールを提供した。