[論文レビュー] High-Spatial Resolution SED of NGC 1068 from Near-IR to Radio. Disentangling the thermal and non-thermal contributions

S. Hoenig, M. Prieto+1 more|ArXiv.org|Apr 1, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 24被引用数 29

ひとこと要約

本研究は、NGC 1068の核において、高解像度のSedモデリングを用いて、赤外線から電波にかけてのスペクトルエネルギー分布（SED）を解析することで、熱的チリ放射と非熱的（シンクロトロン）および自由自由放射を分離した。その結果、解像度の限界を超えた中赤外および近赤外の放射—特にVLTI/VINCIが測定した40%のKバンド放射—は、塊状トーラスに由来するチリ放射が支配的であり、電波寄与は20%未塔であった。また、赤外線バンドにおける降着円盤の寄与は顕著でないことが判明した。

ABSTRACT

We investigate the ideas that a sizable fraction of the interferometrically unresolved infrared emission of the nucleus of NGC 1068 might originate from other processes than thermal dust emission from the torus. We examine the contribution of free-free or synchrotron emissions to the central mid- and near-IR parsec-scale emitting region of NGC 1068. Each mechanism is constrained with parsec scale radio data available for NGC 1068 in the 10^9 - 10^11 Hz regime, and compared to the highest-resolution interferometric data available in the mid-infrared. It is shown that the unresolved emission in the interferometric observation (

研究の動機と目的

• NGC 1068の核における解像度の限界を超えた近赤外および中赤外放射の起源を特定すること、特にVLTI/VINCIが測定した40%のKバンド放射を対象とする。
• 干渉計による解像度の限界を超えた赤外線放射に、電波放射（シンクロトロンまたは自由自由）が顕著に寄与しているかどうかを評価すること。
• 塊状トーラスの穴を通じて降着円盤が近赤外線放射に寄与する可能性を評価すること。
• スペクトル指数およびサイズ制約を用いて、放射領域の物理的パラメータを制約するため、電波Sedをモデリングすること。
• 高解像度干渉計および光度測定データ（電波から赤外線まで）と整合性を持つ塊状トーラスモデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• 放射線輸送を用いて、半径依存性がr^(-3/2)で、半開口角が40°の塊状トーラスモデルを構築し、電波から近赤外までの観測SEDにフィットした。
• 電波Sed（10^9–10^14 Hz）を2つの放射モデルでフィットした：シンクロトロン（Fν ∝ ν^1/3）および光学的薄い自由自由放射（熱いプラズマのFν ∝ ν^2）。
• 観測されたスペクトル指数α = 0.29 ± 0.07を用いて、放射メカニズムを制約し、6 GHz未塔の周波数で折り返し（turnover）が発生していることから、前方に存在するスクリーンによる光学的厚さが示唆された。
• 電波モデルを赤外線波長域に外挿し、78 m基線における干渉計による解像度の限界を超えた放射への寄与を推定した。
• NGC 1068の全放射出力およびブラックホール質量を用いて降着円盤スペクトルをモデリングし、観測されたKバンド放射と比較するため、チリ吸収（τ_V = 9.6）を適用した。
• 自由自由およびシンクロトロンモデルの物理的パラメータ（電子密度n_e = 8×10^5 cm⁻³、温度T = 1.3×10^6 K、磁場強度B ~ 0.1–1 G）を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1068における解像度の限界を超えた近赤外および中赤外放射への、シンクロトロンまたは自由自由電波放射の最大寄与はどれほどか？
• RQ2 特に塊状トーラスの穴を通じて、降着円盤がKバンドで検出可能な近赤外線放射を生成できるか？
• RQ3 観測されたスペクトル指数（α = 0.29 ± 0.07）は、準単色電子からのシンクロトロン放射（Fν ∝ ν^1/3）または自由自由放射と整合性があるか？
• RQ4 電波Sedおよび源サイズを説明するため、電子密度、温度、磁場などの物理的パラメータはどのような値をとる必要があるか？
• RQ5 高解像度Sedは、滑らかまたはディスク型構造よりも塊状トーラスモデルを支持するか？

主な発見

• 解像度の限界を超えた中赤外および近赤外放射（≤1 pc）は、トーラス由来の熱的チリ放射が支配的であり、解像度の限界を超えた成分に対しても電波寄与は20%未塔であった。
• 電波スペクトル指数α = 0.29 ± 0.07は、準単色電子からのシンクロトロン放射（Fν ∝ ν^1/3）または自由自由放射の両方と整合性があり、6 GHz未塔の周波数で折り返しが発生している。
• 自由自由放射モデルでは、5–8.4 GHzにおける観測された放射および源サイズに一致させるために、電子密度8×10^5 cm⁻³および温度1.3×10^6 Kが必要であった。
• シンクロトロンモデルでは、ローレンツ因子γ > 10^4および磁場0.1–1 Gが必要であり、これはディスクコロナまたは磁気再結合領域からの放射と整合的であった。
• 降着円盤の予測Kバンド放射は、極めて小さく（観測放射の数個のオーダー下回る）、高吸収（τ_V = 9.6）を適用してもKバンドで検出可能でないことが判明し、検出不可能であると結論づけた。
• 塊状トーラスの穴を通じて降着円盤を検出するシナリオは極めて不自然であり、観測と整合しない幾何的構造および光学的厚さを要するため、現実的でない。