[論文レビュー] Dust in active galactic nuclei. Mid-infrared T-ReCS/Gemini spectra using the new RedCan pipeline

O. González-Martín, J. M. Rodríguez-Espinosa+7 more|DIGITAL.CSIC (Spanish National Research Council (CSIC))|Dec 21, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 113被引用数 48

ひとこと要約

本研究では、赤外線赤方偏移スペクトル解析パイプライン（RedCan）を用いて処理された高分解能中赤外線T-ReCS/Geminiスペクトルを用い、22個のAGNの核領域におけるAGN放射の分離を試みた。その結果、約100 pcスケールではAGNが12 μm連続スペクトルを支配しているが、PAH発光は核領域で弱いことが判明した。また、深すぎるSiO2吸収（τ9.7 > 0.4）は、銀河のダスト帯や合体構造に起因しており、高吸収系では単一のクラスタ型トーラスモデルだけでは説明できないことが示された。

ABSTRACT

The unified model of active galactic nuclei (AGN) claims that the properties of AGN depend on the viewing angle of the observer with respect to a toroidal distribution of dust surrounding the nucleus. Both the mid-infrared (MIR) attenuation and continuum luminosity are expected to be related to dust associated with the torus. Therefore, isolating the nuclear component is essential to study the MIR emission of AGN. We have compiled all the T-ReCS spectra (Gemini observatory) available in the N-band for 22 AGN: 5 Type-1 and 17 Type-2 AGN. The high angular resolution of the T-ReCs spectra allows us to probe physical regions of 57 pc (median). We have used a novel pipeline called RedCan capable of producing flux- and wavelength-calibrated spectra for the CanariCam (GTC) and T-ReCS (Gemini) instruments. We have measured the fine-structure [SIV] at 10.5 microns and the PAH at 11.3 microns line strengths together with the silicate absorption/emission features. We have also compiled Spitzer/IRS spectra to understand how spatial resolution influences the results. The 11.3 microns PAH feature is only clearly detected in the nuclear spectra of two AGN, while it is more common in the Spitzer data. For those two objects the AGN emission in NGC7130 accounts for more than 80% of the MIR continuum at 12 microns while in the case of NGC1808 the AGN is not dominating the MIR emission. This is confirmed by the correlation between the MIR and X-ray continuum luminosities. The [SIV] emission line at 10.5 microns, which is believed to originate in the narrow line region, is detected in most AGN. We have found an enhancement of the optical depth at 9.7 microns in the high-angular resolution data for higher values of NH. Clumpy torus models reproduce the observed values only if the host-galaxy properties are taken into account.

研究の動機と目的

• 核領域における中赤外線（MIR）発光を高空間分解能（約100 pc）で分離し、AGNがMIRスペクトルに与える寄与度を評価すること。
• MIR領域におけるダスト減光が主にAGNのダストトーラス由来であるか、それとも宿主銀河構造（例：ダスト帯、合体）由来であるかを特定すること。
• 空間分解能がPAH発光やSiO2吸収といったMIRスペクトル特徴の解釈に与える影響を評価すること。
• 特に高吸収AGNにおいて、クラスタ型トーラスモデルが観測されたSiO2光学的厚さをどれだけ再現できるかを検証すること。

提案手法

• 空間分解能約0.35"（中央値57 pc）の22個のT-ReCS/Gemini Nバンドスペクトルを取得し、核領域発光の分離を可能にした。
• フラックスおよび波長校正済みスペクトルを得るために、RedCanパイプラインを用いてデータ処理を行い、MIR photometryおよびスぺクトロスコピーの精度を向上させた。
• 主要なMIR特徴量を測定した：11.3 μm PAH発光、10.5 μm [S IV]線、9.7 μm SiO2吸収深さ（τ9.7）。
• 空間分解能の異なるSpitzer/IRSスペクトルと比較することで、分解能の違いが特徴量の強度に与える影響を評価した。
• X線発光度（2–10 keV）および宿主銀河の性質（例：ダスト帯、合体、位置角）と照合し、MIR結果の解釈を支援した。
• クラスタ型トーラスモデルを観測されたτ9.7値と照合し、必要に応じて宿主銀河寄与を組み込んで検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 約100 pcスケールにおいて、AGNは中赤外線連続スペクトルをどの程度支配しているか？
• RQ2 観測された中赤外線領域のダスト減光は、主にAGNのトーラス由来であるか、それとも宿主銀河構造（例：ダスト帯、合体）が顕著に寄与しているか？
• RQ3 空間分解能がAGNスペクトルにおけるPAH発光およびSiO2特徴の検出にどのように影響するか？
• RQ4 クラスタ型トーラスモデルは、特に高吸収AGNにおいて観測されたSiO2光学的厚さを再現できるか？
• RQ5 宿主銀河の性質（例：ダスト帯、合体）は、観測されたMIRスペクトルエネルギー分布にどのような役割を果たしているか？

主な発見

• NGC 7130ではAGNが12 μm MIR連続スペクトルの80％以上を占めるが、NGC 1808ではAGNはMIR発光を支配していない。
• 11.3 μm PAH特徴は、核スペクトルで明確に検出されたのはNGC 7130とNGC 1808の2 AGNに限られ、核周辺約100 pc内での星形成活動が弱いことが示唆された。
• [S IV] 10.5 μm発光線は大多数のAGNで検出され、これは狭線領域由来であることを支持している。
• MIRとX線連続スペクトル発光度の間に強い相関が認められ、大多数のケースでAGNがMIRの主要源であることが確認された。
• 高τ9.7値（>0.4）は、すべてが縁面銀河、核領域にダスト帯、または合体系に宿されているAGNに限定されており、深すぎるSiO2吸収は宿主銀河ダストが支配的であることを示唆している。
• クラスタ型トーラスモデルは、宿主銀河ダストの性質を組み込まない限り、最も深いSiO2吸収特徴を再現できないことが判明し、高減光系では拡張したダストを考慮する必要があることが強調された。