[논문 리뷰] Dust in active nuclei. I. Evidence for "anomalous" properties

R. Maiolino, A. Marconi외 5명|ArXiv.org|2000. 09. 30.

Astrophysics and Star Formation Studies참고 문헌 51인용 수 234

한 줄 요약

이 논문은 활성은하핵(AGNs)의 핵외부 영역에 있는-dust가 은하간간성매질과는 상이한 '이상한' 성질을 띠며, 기체의 열량밀도에 비해 투명도가 현저히 낮다는 관측적 증거를 제시한다. 저자들은 AGNs에서의 E_B-V/N_H 및 A_V/N_H 비율이 은하계 값보다 3배에서 100배까지 낮게 나타나며, 이는 큰 입자로 구성된 먼지가 지배적임을 시사하며, 이는 투명도 곡선을 평탄하게 하고 특징적인 흡수 피크를 억제함을 의미한다.

ABSTRACT

We present observational evidences that dust in the circumnuclear region of AGNs has different properties than in the Galactic diffuse interstellar medium. By comparing the reddening of optical and infrared broad lines and the X-ray absorbing column density we find that the E(B-V)/N_H ratio is nearly always lower than Galactic by a factor ranging from ~3 up to ~100. Other observational results indicate that the Av/N_H ratio is significantly lower than Galactic in various classes of AGNs including intermediate type 1.8-1.9 Seyferts, hard X-ray selected and radio selected quasars, broad absorption line QSOs and grism selected QSOs. The lack of prominent absorption features at 9.7um (silicates) and at 2175A (carbon dip) in the spectra of Seyfert 2s and of reddened Seyfert 1s, respectively, add further evidence for dust in the circumnuclear region of AGNs being different from Galactic. These observational results indicate that the dust composition in the circumnuclear region of AGNs could be dominated by large grains, which make the extinction curve flatter, featureless and are responsible for the reduction of the E(B-V)/N_H and Av/N_H ratios. Regardless of the physical origin of these phenomena, the reduced dust absorption with respect to what expected from the gaseous column density should warn about a mismatch between the optical and the X-ray classification of the active galactic nuclei in terms of their obscuration.

연구 동기 및 목표

• AGNs에서 먼지 투명도가 은하계 표준 투명도 곡선과 먼지 대 기체 비율에서 벗어나는지 조사하기.
• 관측된 X선 흡수 열량밀도(N_H)가 은하계 모델에서 예상되는 것처럼 광학/적외선 적색편이(E_B-V 또는 A_V)와 상관관계를 가지는지 확인하기.
• AGN 스펙트럼에서 핵심 먼지 특징(예: 9.7 µm 실리케이트 흡수, 2175 Å 탄소 흡수굴곡)이 관측되지 않는 것이 다른 먼지 입자 집단을 의미하는지 검토하기.
• 이러한 이상 현상이 통합 AGN 모델에 미치는 함의, 특히 광학적 및 X선 분류 간의 분리에 대해 평가하기.
• 낮은 E_B-V/N_H 및 A_V/N_H 비율이 선택 효과 때문이 아니라 AGN 먼지의 체계적인 성질임을 입증하기.

제안 방법

• Hα/Hβ 및 기타 복사선 비율을 이용해 적색편이 지표로 사용하여 광학 및 적외선 대역선 비율을 비교함으로써 E_B-V를 유도하기.
• 1–10 keV 대역에서 냉각 흡수 특징을 통해 X선 스펙트럼 분석을 이용해 흡수 열량밀도 N_H를 측정하기.
• Seyfert 2은하의 ISO 중간 적외선 스펙트럼 분석을 통해 9.7 µm 실리케이트 흡수 피크를 탐색하기.
• 적색편이된 Seyfert 1의 우주선 스펙트럼을 분석하여 2175 Å 탄소 흡수굴곡이 존재하는지 검토하기.
• 중간형, 라디오 및 X선으로 선택된 퀘이사, 넓은 흡수선 QSO를 포함한 20개의 AGN 샘플에 대해 E_B-V/N_H 및 A_V/N_H 비율을 계산하기.
• 관측된 비율을 은하계 표준 값(E_B-V/N_H = 3.1, A_V/N_H = 3.1)과 통계적으로 비교하여 체계적 이탈 여부를 확인하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AGNs에서의 먼지 투명도는 은하계 투명도 곡선과 먼지 대 기체 비율과 일치하는가?
• RQ2 관측된 X선 열량밀도(N_H)가 AGNs에서 예상되는 광학/적외선 적색편이(E_B-V 또는 A_V)와 어느 정도 일치하는가?
• RQ3 강한 적색편이를 보이는 AGN 스펙트럼에서 9.7 µm 및 2175 Å의 특징적인 먼지 흡수 피크가 존재하는가?
• RQ4 관측된 낮은 E_B-V/N_H 및 A_V/N_H 비율을 설명할 수 있는 먼지 입자 물리적 성질(예: 크기 분포)은 무엇인가?
• RQ5 이러한 이상 현상은 통합 AGN 모델에서 광학적 및 X선 은폐의 상관관계에 어떤 영향을 미치는가, 특히 광학적 및 X선 분류 간의 일치성에 대해 어떻게 영향을 미치는가?

주요 결과

• AGNs에서의 E_B-V/N_H 비율은 은하계 값보다 3배에서 100배까지 체계적으로 낮으며, 유일하게 저광도 AGNs 3개만이 은하계 유사 비율을 보였다.
• 중간형 1.8–1.9 Seyfert, 딱딱한 X선으로 선택된, 라디오로 선택된, 넓은 흡수선 QSO를 포함한 다양한 AGN 유형에서 A_V/N_H 비율도 은하계 값보다 현저히 낮았다.
• Seyfert 2은하의 중간 적외선 스펙트럼은 상당한 먼지 흡수에도 불구하고 9.7 µm 실리케이트 흡수 피크를 감지할 수 없었으며, 이는 작은 입자가 부족함을 시사한다.
• 적색편이된 Seyfert 1의 우주선 스펙트럼에서 2175 Å 탄소 흡수굴곡이 두드러지게 나타나지 않아 은하계 투명도 곡선의 예측과 정면으로 배치된다.
• 관측된 이상 현상은 큰 입자로 구성된 먼지 입자 집단이 지배하는 것으로 설명될 수 있으며, 이는 더 평탄한 투명도 곡선을 만들어내고 특징적인 흡수 피크를 억제한다.
• 이 결과는 광학적 및 X선 분류 간의 분리가 일어날 수 있음을 시사하며, 상당한 X선 은폐가 최소한의 광학적 투명도 변화 없이 발생할 수 있음을 의미한다.