[논문 리뷰] Intermediate line emission in AGN: the effect of gas density prescription

T. P. Adhikari, K. Hryniewicz외 3명|arXiv (Cornell University)|2018. 02. 28.

Astrophysics and Star Formation Studies인용 수 2

한 줄 요약

이 연구는 일정한 압력 조건을 가진 반경 방향으로 분포한 기체 구름을 고려한 광이온화 시뮬레이션을 통해 AGN의 중간 선도역역(ILR)을 조사한다. 이는-dust의 기화를 포함한다. 연구 결과, Fe ii 선은 먼지의 민감한 추적자임을 밝혀내었으며, 적응형 원반 형태의 밀도 프로파일이 흡수된 선 방출 강도를 잘 재현하며, Hβ 선 방출 거리가 NGC 5548에서의 반응 맵핑 결과와 일치함을 확인하였다.

ABSTRACT

The requirement of intermediate line component in the recently observed spectra of several AGNs points to possibility of the existence of a physically separate region between broad line region (BLR) and narrow line region (NLR). In this paper we explore the emission from intermediate line region (ILR) by using the photoionization simulations of the gas clouds distributed radially from the AGN center. The gas clouds span distances typical for BLR, ILR and NLR, and the apperance of dust at the sublimation radius is fully taken into accout in our model. Single cloud structure is calculated under the assumption of the constant pressure. We show that the slope of the power law cloud density radial profile does not affect the existence of ILR in major types of AGN. We found that the low ionization iron line, Fe~II, appears to be highly sensitive for the presence of dust and therefore becomes potential tracer of dust content in line emitting regions. We show that the use of disk-like cloud density profile computed at the upper part of the accretion disc atmosphere reproduces the observed properties of the line emissivities. In particular, the distance of H${\beta}$ line inferred from our model agrees with that obtained from the reverberation mapping studies in Sy1 galaxy NGC 5548.

연구 동기 및 목표

• 광이온화 시뮬레이션을 통해 AGN의 중간 선도역역(ILR)이 브로드 라인 영역과 넓은 라인 영역 사이에 존재하는 물리적 존재성과 특성을 조사한다.
• 다양한 기체 밀도 프로파일이 ILR 선 방출의 형성과 관측 가능성에 미치는 영향을 분석한다.
• 먼지 기화와 그가 선 방출, 특히 저이온화 Fe ii 선에 미치는 영향을 평가한다.
• 적응형 원반 형태의 기체 구름 밀도 프로파일이 관측된 선 방출 강도 프로파일을 재현할 수 있는지 테스트한다.
• 모델 예측 Hβ 방출 반경이 세이퍼트 1은하 NGC 5548에서의 반응 맵핑 결과와 일치하는지 검증한다.

제안 방법

• AGN 중심에서부터 BLR, ILR, NLR 거리까지 반경 방향으로 분포한 기체 구름에 대해 광이온화 시뮬레이션을 수행한다.
• 단일 구름의 구조에 대해 일정한 압력 조건을 적용하여 다양한 밀도 프로파일 하에서 이온화 및 방출을 모델링한다.
• 중심 엔진 근처에서 먼지 파괴가 시작되는 지점을 명시적으로 모델에 포함시켜 먼지 기화 반경을 고려한다.
• ILR 형성에 미치는 영향을 평가하기 위해 기울기가 다른 멱법칙 형태의 반경 방향 밀도 프로파일을 시험한다.
• 적응형 원반 형태의 기체 밀도 프로파일을 이용하여 실제적인 구름 분포를 시뮬레이션한다.
• 모델 예측 선 방출 강도 및 Hβ 방출 반경을 NGC 5548의 관측 데이터와 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기체 밀도 프로파일의 반경 기울기가 AGN의 중간 선도역역 존재성과 관측 가능성에 영향을 미치는가?
• RQ2 먼지의 존재가 ILR 내 저이온화 선, 예를 들어 Fe ii 선의 방출에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 적응형 원반 형태의 밀도 프로파일이 AGN에서 관측된 선 방출 강도 프로파일을 재현할 수 있는가?
• RQ4 모델이 예측한 Hβ 방출 반경은 세이퍼트 1 은하 NGC 5548의 반응 맵핑 측정값과 일치하는가?
• RQ5 Fe ii 방출은 선 방출 영역 내 먼지 함량을 어느 정도까지 신뢰할 수 있는 추적자로 활용할 수 있는가?

주요 결과

• 멱법칙 형태의 반경 방향 기체 밀도 프로파일 기울기는 주요 AGN 유형에서 중간 선도역역 존재성에 영향을 주지 않는다.
• Fe ii 선은 먼지 존재에 매우 민감하므로 선 방출 영역 내 먼지 함량의 신뢰할 수 있는 추적자로 기능한다.
• 적응형 원반 상부 표면에서 유도된 적응형 원반 형태의 기체 구름 밀도 프로파일이 AGN에서 관측된 선 방출 강도 프로파일을 성공적으로 재현한다.
• 모델에서 유도된 Hβ 방출 반경은 세이퍼트 1 은하 NGC 5548에서의 반응 맵핑 결과와 일치한다.
• 모델은 먼지 기화가 ILR 내 이온화 구조와 선 방출 스펙트럼 형성에 결정적인 역할을 한다는 것을 확인한다.