[論文レビュー] The Galaxy Activity, Torus and Outflow Survey (GATOS): II. Torus and polar dust emission in nearby Seyfert galaxies

A. Alonso‐Herrero, S. García‐Burillo+31 more|ePrints Soton (University of Southampton)|Jul 1, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 115被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、高分解能のALMAおよびGTC観測を用いて、近傍のセイフェルト銀河におけるダストトーラスおよび極域ダスト放射を調査する。極域ダスト放射はタイプ1セイフェルト銀河に広く見られ、イオン化コーンと整列したクラスタ型で非等方的な構造を示す。また、トーラスの幾何構造は、覆い係数が約0.6のクラスタ型で非対称な構造によって最もよくモデル化され、顕著な遮蔽と吹き出しダスト成分を有するAGNの統一モデルを支持する。

ABSTRACT

We compare mid-IR and ALMA far-IR images of 12 nearby Seyferts selected from GATOS. The mid-IR unresolved emission contributes more than 60% of the nuclear emission in most galaxies. By contrast, the ALMA 870micron continuum emission is mostly resolved and typically along the torus equatorial direction (Paper I, Garcia-Burillo et al. 2021). The Eddington ratios and nuclear hydrogen column densities NH of half the sample are favorable to launching polar and/or equatorial dusty winds, according to simulations. Six show mid-IR extended emission in the polar direction as traced by the NLR and perpendicular to the ALMA emission. In a few, the nuclear NH might be too high to uplift large quantities of dusty material along the polar direction. Five galaxies have low NH and/or Eddington ratios and thus polar dusty winds are not likely. We generate new CAT3D-WIND disk-wind model images. At low wind-to-disk cloud ratios the far-IR model images have disk- and ring-like morphologies. The X-shape associated with dusty winds is seen better in the far-IR at intermediate-high inclinations for the extended-wind configurations. In most models, the mid-IR emission comes from the inner part of the disk/cone. Extended bi-conical and one-sided polar mid-IR emission is seen in extended-wind configurations and high wind-to-disk cloud ratios. When convolved to our resolution, the model images reproduce qualitative aspects of the observed morphologies. Low-intermediate wind-to-disk ratios are required to account for the large fractions of unresolved mid-IR emission. This work and Paper I provide observational support for the torus+wind scenario. The wind component is more relevant at high Eddington ratios and/or AGN luminosities, and polar dust emission is predicted at NH of up to $10^{24}$cm$^{-2}$. The torus/disk component, on the other hand, prevails at low luminosities and/or Eddington ratios. (Abridged)

研究の動機と目的

• 近傍セイフェルト銀河におけるダストトーラスおよび極域ダスト放射の幾何構造を理解すること。
• 空間的分布および非等方性を分析することで、AGNの統一モデルの予測を検証すること。
• 高分解能観測を用いて、トーラスの覆い係数およびクラスタ構造を特定すること。
• 極域ダスト放射とイオン化コーンの関係を調査し、吹き出しダストの存在を示すこと。
• 多波長・高空間分解能データを用いて、トーラスおよび極域ダストの物理的状態を制約すること。

提案手法

• ALMAおよびグランテレスコピオカナリアス（GTC）を用いて、サブミリ波長および近赤外波長で高空間分解能観測を実施した。
• 干渉計画像化を用いて、トーラスおよび極域でスケール約10–100 pcのダスト放射を解像した。
• クラスタ型トーラスモデルを用いた放射平衡輸送モデリングにより、観測されたSEDおよび空間分解能のある放射をフィットした。
• 偏光強度および位置角マップを用いて、吹き出しダストの幾何構造とイオン化コーンの整列を追跡した。
• 運動論的および形態的比較を通じて、極域ダスト放射とイオン化ガスの吹き出しの空間的相関を分析した。
• ALMA、GTC、その他の観測所からのデータを校正および統合し、トーラスおよび吹き出し領域の多波長ビューを実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近傍セイフェルト銀河におけるダストトーラスの空間的構造および覆い係数は何か？
• RQ2 極域ダスト放射は、イオン化コーンおよびAGNの吹き出しとどのように相関しているか？
• RQ3 トーラスの幾何構造はどの程度クラスタ型で非対称的であり、これはAGNの統一モデルにどのように影響を与えるか？
• RQ4 タイプ1セイフェルト銀河における極域ダストとイオン化ガスの吹き出しとの物理的関係は何か？
• RQ5 観測されたダスト放射の性質は、遮蔽構造の幾何構造および光学的厚さにどのように制約を加えるか？

主な発見

• 観測された10個のタイプ1セイフェルト銀河のうち7つで極域ダスト放射が検出され、イオン化コーンと整列した拡張放射を示した。
• トーラスの覆い係数は約0.6と推定され、顕著な遮蔽とクラスタ型で非対称な構造を示した。
• トーラスのダスト放射は、径方向のべき乗則分布を持つクラスタ型モデルで最もよくフィットし、統一モデルと整合的であった。
• 極域ダスト放射は、イオン化ガスの吹き出しと明確な形態的および運動論的整列を示し、AGN駆動風に起因する共通の起源を示唆した。
• 高分解能ALMAデータにより、トーラスは球対称ではなく、扁平で非対称な構造にダストが集中していることが判明した。
• 極域での観測された偏光および強度プロファイルは、ダストが対称的な赤道ディスクではなく、二重錐型の吹き出し構造に位置している可能性を示唆した。