[논문 리뷰] Anisotropic illumination of AGN's accretion disk by a non thermal source : I General theory and application to the Newtonian geometry

G. Henri, Pelletier, G.|arXiv (Cornell University)|1997. 05. 29.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 활성은하핵(AGN)의 집적원반을 비열성, 고온의 점원천 위에서 발생하는 경량 입자가 역컴프턴 산란을 통해 흡수하는 경량 복사에 의해 비등방적으로 조명되는 모델을 제안한다. 이 원천은 실패한 제트 내의 충격파일 수 있으며, 이는 원반의 복사 방출의 자발적이고 일관된 각도 분포와 뉴턴 기하학에서의 반경 온도 프로파일을 유도한다. 이는 고에너지 스펙트럼과 척도 법칙에 대한 예측 능력을 지닌 표준 원반 복사 법칙의 대안을 제공한다.

ABSTRACT

We present a model of accretion disk where the disk luminosity is entirely due to the reprocessing of hard radiation impinging on the disk. The hard radiation itself is emitted by a hot point source above the disk, that could be physically realized by a strong shock terminating an aborted jet. This hot source contains ultrarelativistic leptons scattering the disk soft photons by Inverse Compton (IC) process. Using a simple formula to describe the IC process in an anisotropic photon field, we derive a self-consistent angular distribution of soft and hard radiation in the Newtonian geometry. The radial profile of the disk effective temperature is also univoquely determined. The high energy spectrum can be calculated for a given lepton distribution. This offers an alternative picture to the standard accretion disk emission law. We discuss the application of this model to Active Galactic Nuclei, either for reproducing individual spectra, or for predicting new scaling laws that fit better the observed statistical properties.

연구 동기 및 목표

• 집적원반 위에 위치한 국소적이고 고온의 원천으로부터 비열성 복사에 의해 유도되는 AGN 원반 조명의 자발적이고 일관된 모델을 개발하는 것.
• 비등방성 조명 하에서 뉴턴 기하학에서 연약한 복사 및 딱딱한 복사의 각도 분포를 기술하는 것.
• 비등방성 딱딱한 복사의 재처리에 기반한 원반의 반경 효과 온도 프로파일을 유도하는 것.
• 비열성 환경에서의 역컴프턴 산란을 모델링함으로써 표준 원반 복사 법칙의 대안을 제공하는 것.
• 관측된 AGN의 통계적 성질과 더 잘 일치하는 고에너지 스펙트럼과 척도 법칙을 예측할 수 있도록 하는 것.

제안 방법

• 원반 위에 위치한 점원천으로서의 딱딱한 복사 원천을 모델링하여, 실패한 제트 내의 충격을 나타내는 것.
• 비등방성 광자장에서의 역컴프턴 산란을 간단한 공식으로 기술하며, 상대론적 빛의 집중 효과와 각도 의존성을 고려하는 것.
• 유도된 IC 복사 공식을 사용하여 뉴턴 기하학에서 연약한 복사 및 딱딱한 복사 필드의 각도 분포를 구하는 것.
• 원반 표면 전체에 걸쳐 재처리된 복사를 통합하여 원반의 효과 온도의 반경 프로파일을 계산하는 것.
• 원천 내 전자 에너지 분포가 주어졌을 때 고에너지 스펙트럼을 계산하며, 전자 주입이 등방성 또는 비등방성일 경우를 가정하는 것.
• 관측 데이터와 예측 스펙트럼 및 척도 법칙을 비교함으로써 모델을 AGN에 적용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비열성 원천에 의한 비등방성 조명이 AGN 원반의 복사 방출 각도 분포에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 뉴턴 기하학에서 국소적 비열성 원천으로부터 온 딱딱한 복사를 재처리하는 원반의 반경 효과 온도 프로파일은 어떻게 되는가?
• RQ3 이 모델은 표준 원반 복사 법칙에 의존하지 않고도 관측된 AGN의 고에너지 스펙트럼을 재현할 수 있는가?
• RQ4 이 모델이 예측하는 빛의 강도와 스펙트럼 형태의 척도 법칙은 무엇이며, 관측 결과와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 조명 원천의 기하학적 구조와 비등방성은 관측된 원반 복사 특성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 모델은 점원천으로부터의 비등방성 조명을 고려하여 뉴턴 기하학에서 연약한 복사 및 딱딱한 복사 필드의 자발적이고 일관된 각도 분포를 생성한다.
• 원반의 반경 효과 온도 프로파일은 비등방성 딱딱한 복사의 재처리에 의해 유일하게 결정되며, 원반 전반에 걸쳐 균일하지 않은 온도 분포를 보인다.
• 주어진 원천 내 전자 에너지 분포에 대해 고에너지 스펙트럼을 계산할 수 있으며, 스펙트럼 피팅을 위한 예측 프레임워크를 제공한다.
• 이 모델은 비열성 과정이 주요 복사 기여를 하는 상황에서 표준 원반 복사 법칙의 대안을 제공한다.
• 이 모델은 기존 모델보다 관측된 통계적 성질과 더 잘 일치하는 AGN에 대한 새로운 척도 법칙을 예측한다.
• 이 프레임워크는 개별 AGN 스펙트럼에 적용 가능하여 관측 결과와 직접 비교할 수 있으며, 조명 원천의 물리적 기원을 특정할 수 있는 잠재적 가능성을 지닌다.