[논문 리뷰] Mid-infrared diagnostics to distinguish AGNs from starbursts

O. Laurent, Mirabel, I. F.외 6명|ArXiv.org|2000. 05. 18.

Methane Hydrates and Related Phenomena참고 문헌 1인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 활성은하핵(AGN)과 성형영역을 중적외선(MIR) 관측을 통해 구분하는 중적외선(MIR) 진단 방법을 제시한다. 이는 AGN 스펙트럼에서 6.2 µm 비정의적적외선 밴드(UIBs)의 부재와 3–10 µm 범위에서 강한 뜨거운-dust 연속스펙트럼의 존재를 근거로 한다. 주요 기여는 은하핵이 은하의 MIR 복사의 약 ~40% 기여를 하더라도 시각적 분류상 성형영역으로 간주되는 Arp 236와 같은 은폐된 AGN를 정량적으로 식별할 수 있는 진단 프레임워크를 제공하는 것이다.

ABSTRACT

We present new mid-infrared (MIR) diagnostics to distinguish emission of active galactic nuclei (AGN) from that originating in starburst regions. Our method uses empirical spectroscopic criteria based on the fact that MIR emission from star forming or active galaxies arises mostly from HII regions, photo-dissociation regions (PDRs) and AGNs. The analysis of the strength of the 6.2micron Unidentified Infrared Band (UIB) and the MIR continuum shows that UIBs are very faint or absent in regions harboring the intense and hard radiation fields of AGNs and pure HII regions, where the UIB carriers could be destroyed. The MIR signature of AGNs is the presence of an important continuum in the 3-10micron band which originates from very hot dust heated by the intense AGN radiation field. Using these two distinct spectral properties found in our MIR templates, we build diagnostic diagrams which provide quantitative estimates of the AGN, PDR and HII region contribution in a given MIR spectrum. This new MIR classification can be used to reveal the presence of AGNs highly obscured by large columns of dust.

연구 동기 및 목표

• 고진성도를 가진 은하에서 AGN와 성형영역 기여도를 신뢰성 있게 구분할 수 있는 경험적 MIR 진단 방법을 개발하는 것.
• 먼지 흡수로 인해 시각적 파장에서 탐지되지 않는 은폐된 AGN의 분류 문제를 해결하는 것.
• 초강력적적외선 은하에서 AGN와 성형영역이 MIR 복사에 기여하는 비율을 정량화하는 것.
• 미래의 우주 및 지상 기반 MIR 탐사에서 사용 가능한 강력하고 관측 기반의 방법을 제공하는 것.

제안 방법

• 5–16 µm 범위에서 4–8 arcsec의 공간 해상도를 가진 적외선 우주관측소(ISO)의 ISOCAM 스펙트럼-이미징 관측 자료를 활용하였다.
• 관측된 복사 특징을 바탕으로 AGN, 성형영역(HII 영역), PDR에 대한 경험적 MIR 스펙트럼 템플릿을 구축하였다.
• 6.2 µm UIB의 강도와 3–10 µm 연속스펙트럼 유량을 주요 분류 기준으로 삼아 진단 다이어그램을 정의하였다.
• 알려진 AGN 또는 성형영역 활동을 보이는 근접 은하에 이 진단 방법을 적용하여 검증하였다.
• 특히 고적색도 은하(z = 0.4–1)에서 사용하기 위해, LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm) 유량 비율을 보조 분류 기준으로 사용하였다.
• 별의 기여 가능성을 고려하기 위해 MIR 유량과 K-대역(2.2 µm) 유량을 비교하였으며, LW2/K 또는 LW3/K 비율 < 1을 통해 유의미한 별 기여를 나타내었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고진성도를 가진 은하에서 중적외선 스펙트럼 특징이 AGN 활동과 성형영역 활동을 신뢰성 있게 구분할 수 있는가?
• RQ2 왜 AGN 지배 영역에서는 성형영역에서 강하게 관측되는 6.2 µm 비정의적적외선 밴드(UIBs)가 억제되는가?
• RQ3 3–10 µm MIR 연속스펙트럼이 AGN의 강한 복사장에 의해 가열된 뜨거운-dust의 서명으로서 어느 정도 유의미한가?
• RQ4 고적색도 은하에서 LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm) 유량 비율이 AGN와 성형영역 기여도를 분리하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ5 SIRTF와 NGST와 같은 향후 미션에 이 진단 방법을 적용하여 은폐된 시스템에서 AGN 탐지 능력을 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 강한 자외선-X선 복사장에 의해 파손되기 때문에, AGN 지배 영역에서는 6.2 µm UIB가 강하게 억제되거나 존재하지 않는다.
• 3–10 µm MIR 연속스펙트럼은 AGN 활동의 강력한 서명으로 간주되며, 이는 중심 엔진에 의해 직접 가열된 매우 뜨거운-dust 때문이라고 기인된다.
• Arp 236에서는 시각적 분류상 성형영역으로 간주되지만, MIR 진단 결과 AGN가 MIR 복사의 약 40% 기여를 하고 있음이 드러났다.
• 지역 은하에서는 LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm) 유량 비율이 효과적이지 않지만, 적색도 z = 0.4–1 범위에서는 AGN와 성형영역 기여도를 분리하는 데 효과적이다.
• 특히 짧은 MIR 파장에서 확산된 별 복사 기여를 보정하기 위해 K-대역 광도 측정과 조합할 경우, 미약한 별 기여가 존재하더라도 진단 방법이 유효하게 유지된다.
• 향후 SIRTF와 NGST와 같은 기구는 이 방법의 감도와 공간 해상도를 크게 향상시켜 먼 은하에서 AGN와 성형영역 성분을 더 잘 분리할 수 있게 해줄 것이다.