[論文レビュー] Observational Overview of the Feeding of Active Galactic Nuclei

Thaisa Storchi‐Bergmann|ArXiv.org|Dec 21, 2007

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、活動銀河核における超大質量ブラックホールにガスを供給するための、キロパーセクからサブパーセクスケールへのガス輸送の主要メカニズムとして、核におけるガス的スパイラル構造およびその沿いの流入を特定した。高解像度の積分場分光法を用いて、著者らは核スパイラルに沿った質量流入の直接的観測的証拠を初めて提示し、流入速度を約10⁻²〜10⁻¹ M☉/yrと推定した。これは、AGNの最終的燃料供給段階に関する長年の疑問を解消するものである。

ABSTRACT

I present an overview of the observational signatures of feeding of Active Galactic Nuclei, discussing briefly the role of interactions among galaxies on extragalactic scales, and of non-axisymmetric gravitational potentials -- such as bars -- on galactic scales. Then I discuss at larger length the feeding signatures on hundred of parsec scales, for which new results include: (1) recent star formation surrounding the active nucleus on tens of parsec scales; (2) excess of gas and dust in active galaxies relative to non-active ones, in the form of nuclear spirals and disks; (3) new kinematic signatures of gas inflow along nuclear spiral arms, which may be the long sought mechanism to bring gas from kiloparsec scales down to the nucleus to feed the supermassive black hole.

研究の動機と目的

• 活動銀河核における超大質量ブラックホールにガスを供給する最終段階のガス流入を特定・特徴づけること。
• 大規模構造（バリ、相互作用）と核活動との間の明確な関連性が観測的に欠落しているのに対し、理論的予測ではガス輸送が予想されているという矛盾を解消すること。
• 核スパイラルおよび関連する流入が、約1 kpcから銀河の中心部に至るガス輸送の主なメカニズムであるかどうかを特定すること。
• 核スパイラルを通じた質量流入速度を定量し、AGN活動の発火および持続に果たす役割を評価すること。
• 相互作用やバリがガス流入を引き起こし、その後に星形成爆発やAGN活動が遅れて発現するという進化的シナリオを検証すること。

提案手法

• Geminiマルチオブジェクト分光器を用いた高空間・高スペクトル分解能の積分場ユニット（IFU）分光法を用い、AGN銀河の中心部におけるイオン化ガスおよび分子ガスの2次元速度場と運動学をマッピングした。
• Hαおよび他の発光ラインのプロファイルを分析し、対称的回転からのずれを特定することで、流入または噴出の運動を同定した。
• モデル速度場を構築し、観測データから差し引くことで、流入アームや二重錐状噴出などの運動学的構造を分離した。
• ガス密度および速度分散をマッピングし、特に核付近およびスパイラルアームに沿って乱流や衝撃を示す領域を特定した。
• 核スパイラルおよび流入の存在をAGN活動、星族の年齢、周核領域の星形成と照合した。
• 運動論的データに加え、ガス密度および速度勾配の測定値を組み合わせることで、質量流入速度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGNにおける超大質量ブラックホールの直近に至るまで、キロパーセクスケールからガスを輸送する主な物理的メカニズムは何か？
• RQ2 核ガス的スパイラルは測定可能な流入シグナルを伴っており、それらが降着に必要な角運動量損失を引き起こすのか？
• RQ3 なぜ大規模なバリや銀河相互作用とAGN活動との間に明確な観測的相関がないのか？
• RQ4 AGN銀河の周核ガスの運動学的性質は、その銀河の星族の年齢とどのように関連しているか？
• RQ5 核スパイラルに沿った観測された流入速度は、AGNで観測される降着輝度を維持するのに十分か？

主な発見

• 核ガス的スパイラルはAGN活動と強く関連しており、中心ブラックホールに燃料を供給する主要な経路であると考えられる。
• IFU分光法を用いた核スパイラルに沿ったガス流入の直接的観測的証拠が得られ、内向きの運動に一致する一貫した速度勾配が明らかになった。
• 核スパイラルに沿った質量流入速度は約10⁻²〜10⁻¹ M☉/yrと測定され、ガスがキロパーセクスケールの内側に到達した後のSMBHへの燃料供給に妥当なメカニズムを提供した。
• AGN銀河の中心部に中年星族（10⁸年）が存在することは、遅延誘発シナリオを支持しており、相互作用やバリがガス流入を引き起こし、その後に星形成爆発が発生し、最終的に恒星質量損失によってAGNが燃料供給される可能性がある。
• 核付近における衝撃の運動学的シグナルおよび速度分散の増大は、電波ジェットと周核ガスとの相互作用に起因し、フィードバックプロセスを示している。
• 大規模バリとAGN活動との間に明確な相関がないのは、バリ誘発流入と最終的燃料供給との間に遅延があるか、または活性段階中にバリが破壊されるためである可能性がある。