[論文レビュー] Mid-infrared diagnostics to distinguish AGNs from starbursts

O. Laurent, Mirabel, I. F.+6 more|ArXiv.org|May 18, 2000

Methane Hydrates and Related Phenomena参考文献 1被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、ISO観測を用いた中赤外線（MIR）診断法を提示し、活性銀河核（AGN）と星形成領域を区別する。その根拠は、6.2 µmの未解明赤外帯（UIB）の欠如と、3–10 µmの強力な高温ダスト連続スペクトルの存在にあり、AGNスペクトルにおいて顕著である。主な貢献は、遮蔽されたAGNを特定する定量的診断フレームワークの構築であり、例えばArp 236では、光学的分類が星形成領域であるにもかかわらず、AGNがMIR放射の約40%を占めていることが判明した。

ABSTRACT

We present new mid-infrared (MIR) diagnostics to distinguish emission of active galactic nuclei (AGN) from that originating in starburst regions. Our method uses empirical spectroscopic criteria based on the fact that MIR emission from star forming or active galaxies arises mostly from HII regions, photo-dissociation regions (PDRs) and AGNs. The analysis of the strength of the 6.2micron Unidentified Infrared Band (UIB) and the MIR continuum shows that UIBs are very faint or absent in regions harboring the intense and hard radiation fields of AGNs and pure HII regions, where the UIB carriers could be destroyed. The MIR signature of AGNs is the presence of an important continuum in the 3-10micron band which originates from very hot dust heated by the intense AGN radiation field. Using these two distinct spectral properties found in our MIR templates, we build diagnostic diagrams which provide quantitative estimates of the AGN, PDR and HII region contribution in a given MIR spectrum. This new MIR classification can be used to reveal the presence of AGNs highly obscured by large columns of dust.

研究の動機と目的

• 高赤外線吸収を示す銀河におけるAGNと星形成活動の寄与を信頼性高く区別できる実験的MIR診断法の開発を目的とする。
• ダスト吸収により光学波長で検出不能となる遮蔽されたAGNの分類の課題に対処することを目的とする。
• 超高光度赤外線銀河におけるAGNと星形成活動が中赤外線放射に与える相対的寄与を定量化することを目的とする。
• 将来的な宇宙および地上望遠鏡のMIR調査に応用可能な、観測に裏付けられた堅牢な手法を提供することを目的とする。

提案手法

• 5–16 µmで4–8角秒の空間分解能を有する赤外宇宙望遠鏡（ISO）のISOCAM撮像分光観測データを用いた。
• 観測された放射特徴に基づき、AGN、星形成領域（HII領域）、PDRの実験的MIRスペクトルテンプレートを構築した。
• 6.2 µmのUIBの強度と3–10 µmの連続スペクトルの放射の強度を主な識別子として、診断図を定義した。
• 既知のAGNまたは星形成活動を示す近傍銀河にこの診断法を適用し、手法の妥当性を検証した。
• 特に高赤方偏移銀河（z = 0.4–1）の分離に有用なため、LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)の放射率比を二次的識別子として用いた。
• 星の寄与の可能性を考慮し、Kバンド（2.2 µm）の放射とMIR放射を比較した。LW2/KまたはLW3/K比が1未満であれば、顕著な星の寄与があると判断した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高ダスト吸収を示す銀河において、中赤外線スペクトル特徴はAGN活動と星形成活動を信頼性高く区別できるか？
• RQ2 星形成領域では強く発光するが、AGN支配領域では6.2 µm未解明赤外帯（UIB）が抑制されるのはなぜか？
• RQ3 3–10 µmのMIR連続スペクトルは、AGNの硬い放射場によって加熱された高温ダストの特徴としてどの程度有効な指標となるか？
• RQ4 高赤方偏移銀河において、LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)の放射率比はAGNと星形成活動の寄与を分離するのにどの程度有効か？
• RQ5 SIRTFやNGSTといった将来的なミッションに、この診断法を適用することで遮蔽された系におけるAGN検出がどの程度向上するか？

主な発見

• 6.2 µmのUIBは、強力なUV-X線放射場によってキャリアが破壊されるため、AGN支配領域では強く抑制されたり、欠落している。
• 3–10 µmの顕著なMIR連続スペクトルは、中心エンジンによって直接加熱された非常に高温のダストの強力な特徴である。
• Arp 236では、光学的分類が星形成領域であるにもかかわらず、MIR診断によりAGN寄与が中赤外線放射の約40%に達することが判明した。
• LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)の放射率比は、局所銀河では効果が薄いが、赤方偏移z = 0.4–1の銀河ではAGNと星形成活動の寄与を分離するのに有効である。
• 特に短MIR波長域での拡張した星の放射を補正するため、Kバンド光度測定と組み合わせることで、やや弱い星の寄与が存在する状況でも診断法は有効である。
• 将来的なSIRTFやNGSTのような機器では、感度と空間分解能が著しく向上し、遠方銀河におけるAGNと星形成活動成分の分離がより良く可能になると予想される。