[論文レビュー] The LLAGN in the centre of the Galaxy

M. Contini|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2011

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 50被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、遠赤外線（FIR）線および連続スペクトルのモデル化を通じて、銀河中心に低輝度活動銀河核（LLAGN）が存在することを確認した。写真イオン化と衝撃波効果を併用して解析した結果、Sgr A*付近に放射最大値が存在し、通常のAGNと比べて輝度が約100倍低いことが判明し、LLAGNの特徴に一致した。また、ブラックホール付近では衝撃波速度が50–300 km s⁻¹、密度が最大5×10⁶ cm⁻³に達することが判明した。

ABSTRACT

The observations of FIR line and continuum spectra throughout the Galactic centre and in some regions of the disc are analysed in order to determine the physical conditions (densities, shock velocities, radiation parameters, etc.) and the relative abundances of some elements (C, N, and O). The models account for the coupled effect of photoionization and shocks. Consistent model calculations of the line and continuum spectra show that, although the radiation from the stars dominates, an active galactic nucleus (AGN) is clearly present, with a radiation maximum in the Sgr A* region. The flux, similar to that found for low luminosity AGN (LLAGN), is lower by a factor of about 100 than that of AGN.

研究の動機と目的

• 遠赤外線（FIR）線および連続スペクトルを用いて、銀河中心における物理的状態（密度、衝撃波速度、放射パラメータ）を特定すること。
• 観測されたスペクトルを形作る要因として、大質量星からの写真イオン化と衝撃加熱の寄与割合を評価すること。
• 特にSgr A*近傍に存在する低輝度活動銀河核（LLAGN）の有無と輝度を調査すること。
• 銀河中心の星間媒体におけるダスト対ガス比および元素含有量（C、N、O）を制約すること。
• 衝撃波ダイナミクスと熱的ブレムストラーラーレーション機構を通じて、X線および電波の変動を説明すること。

提案手法

• 大質量星からの黒体（BB）放射と、AGNに類似したパワーロウ（PL）放射を組み合わせたFIRスペクトルモデリングにより、写真イオン化と衝撃励起を考慮した。
• 観測された線比を再現するために、前駆動密度（30–100 cm⁻³）と衝撃波速度（50–300 km s⁻¹）を変化させた衝撃モデルを適用した。
• BB放射（T_eff ~36,000 K）からの電離パラメータ（U_B ed）と、パワーロウモデルからの電離パラメータ（U_pl）を計算し、比較することでAGN寄与を分離した。
• [CII]/FIR比を用いて、銀河中心全域でダスト対ガス比（数密度で10⁻¹⁵～10⁻¹³）を導出した。
• 異なる密度および衝撃波速度を持つ雲からの寄与を組み合わせ、高密度における自己吸収効果を含めた電波Sed（スペクトルエネルギー分布）をシミュレートした。
• X線データを、高速衝撃波モデル（V_s ~3000 km s⁻¹）を用いて解析し、6.7 keVのFe Kα線およびその変動を説明した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 銀河中心に低輝度活動銀河核（LLAGN）の証拠があるか。また、通常のAGNと比較してその輝度はどの程度か？
• RQ2 Sgr A*周囲のガスにおける物理的状態（密度、衝撃波速度、電離パラメータ）は何か？
• RQ3 大質量星からの写真イオン化と衝撃加熱の両方が、観測されたFIR線および連続スペクトルに及ぼす寄与はどの程度か？
• RQ4 ダスト対ガス比は銀河中心全域でどのように変化するか。また、これは元素の吸着や分子形成にどのような意味を持つか？
• RQ5 Sgr A*領域で観測されたX線および電波の変動を説明するメカニズムは何か？

主な発見

• 低輝度AGN（LLAGN）が銀河中心に確認され、Sgr A*に放射最大値が存在し、通常のAGNと比べて輝度が約100倍低いことが判明した。
• 後続放出領域における衝撃波速度は50～300 km s⁻¹であり、前駆動密度は30～100 cm⁻³の範囲にあった。
• Sgr A*近傍の衝撃波後方ガス密度は約5×10⁶ cm⁻³に達し、自由自由電波放射の自己吸収を引き起こすのに十分な値であった。
• X線観測は、高速衝撃波（V_s ~3000 km s⁻¹）によって最もよく説明され、衝撃波後方温度は約10⁸ Kに達する。
• 銀河中心におけるダスト対ガス比は数密度で3×10⁻¹⁵～≤10⁻¹³の範囲にあり、距離が離れるほど低くなる傾向にあり、NおよびOがダストよりも分子に吸着している可能性を示唆した。
• パワーロウ（AGNに類似）成分からの電離パラメータ（U_pl）は、星からのBB成分（U_B ed）と比べて約100倍低く、AGNが電離源として支配的ではないが、スペクトル特徴として検出可能であることが示された。