[논문 리뷰] On the LINER nuclear obscuration, Compton-thickness and the existence of the dusty torus; Clues from Spitzer/IRS spectra

O. González-Martín, J. Masegosa외 8명|arXiv (Cornell University)|2015. 01. 15.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 98인용 수 23

한 줄 요약

이 연구는 40개의 LINER에 대한 Spitzer/IRS 중간 적외선 스펙트럼을 사용하여 핵부의 은폐성과 먼지 토러스의 존재를 조사한다. 밝기가 약 ~10^42 erg/s 이하인 희미한 LINER는 먼지 토러스를 갖지 않을 가능성이 있으며, 이러한 소스에서의 Compton 두께의 X선 은폐는 먼지가 없는 기체가 먼지 sublimation 반경 내에 존재하기 때문일 수 있다. 이는 토러스의 특징이 없음에도 불구하고 높은 X선 열두께를 가지는 현상과 조화를 이룬다.

ABSTRACT

Most of the optically classified low ionisation narrow emission-line regions (LINERs) nuclei host an active galactic nuclei (AGN). However, how they fit into the unified model (UM) of AGN is still an open question. The aims of this work are to study at mid-infrared (mid-IR) (1) the Compton-thick nature of LINERs; and (2) the disappearance of the dusty torus in LINERs predicted from theoretical arguments. We have compiled all the available low spectral resolution mid-IR spectra of LINERs from the IRS/Spitzer (40 LINERs). We have complemented this sample with Spitzer/IRS spectra of PGQSOs, S1s, S2s, and SBs nuclei. We have studied the AGN versus the starburst content in our sample using different indicators: the EW(PAH 6.2um), the strength of the silicate feature at 9.7um, and the steepness of the mid-IR spectra. In 25 out of the 40 LINERs (i.e., 62.5%) the mid-IR spectra are not SB-dominated, similar to the comparison S2 sample (67.7%). The average spectra of both SB-dominated LINERs and S2s are very similar to the average spectrum of the SB class. Moreover, the average spectrum of AGN-dominated LINERs with Lx(2-10keV)>10E+41 erg/s is similar to the average mid-IR spectrum of AGN-dominated S2s. However, faint LINERs show flat spectra different from any of the other optical classes, suggesting the disappearance of the dusty torus. The correlation between nuLnu(12um) and Lx(2-10keV) for AGN nicely extends toward low luminosities only if SB-dominated LINERs are excluded and Lx(2-10keV) is corrected in Compton-thick LINER candidates. We discuss the nature of faint LINERs by comparing it with the spectra of several emission mechanisms like jet, ADAF, planetary nebulae, or post-AGB stars. We suggest that the material producing the Compton-thick X-ray obscuration is free of dust, to reconcile the Compton-thick nature of a large fraction of LINERs with the lack of dusty-torus signatures.

연구 동기 및 목표

• LINER가 AGN의 통합 모델에서 예측한 바와 같이 먼지 토러스를 갖는지 여부를 규명하기 위해.
• 중간 적외선 및 X선 빛의 밝기 상관관계를 이용하여 LINER의 Compton 두께를 평가하기 위해.
• 희미한 LINER에서 중간 적외선 복사의 기원을 조사하고, 특히 토러스 특징이 없는 이유를 밝히기 위해.
• LINER에서의 높은 X선 은폐성과 중간 적외선 토러스 특징의 부재를 조화시키기 위해.

제안 방법

• Spitzer/IRS에서 확보한 40개의 LINER에 대한 저해상도 중간 적외선 스펙트럼을 수집하였으며, PG QSO, S1, S2 및 항성 폭발 핵을 보완 자료로 사용하였다.
• PAH 6.2 µm 등가 폭, 실리케이트 9.7 µm 투과도, 중간 적외선 스펙트럼 기울기를 이용하여 스펙트럼을 AGN 또는 항성 폭발 주도로 분류하였다.
• 광학적 유형 간 평균 중간 적외선 스펙트럼을 비교하여 복사 특성의 차이를 식별하였다.
• 12 µm 빛의 밝기(νLν(12 µm))와 2–10 keV X선 빛의 밝기(LX) 간 상관관계를 분석하여 AGN 빛의 관계를 평가하였다.
• Compton 두께의 LINER 후보자에 대해 흡수 보정을 실시하여 X선에서 중간 적외선 상관관계에 대한 일관성을 시험하였다.
• SED 모델링과 스펙트럼 비교를 통해 후기 AGB 항성과 행 星형 성운이 중간 적외선 복사에 미치는 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 낮은 볼로메트릭 빛의 밝기(<10^42 erg/s)를 갖는 LINER는 이론적으로 예측한 바와 같이 먼지 토러스를 갖지 않는가?
• RQ2 흡수 보정을 거친 후, Compton 두께의 X선 은폐는 X선에서 중간 적외선 빛의 상관관계와 일치하는가?
• RQ3 희미한 LINER에서 관측된 평탄한 중간 적외선 스펙트럼의 기원은 무엇이며, AGN 주도 S2와 어떻게 다를까?
• RQ4 LINER의 중간 적외선 복사는 타원은하의 주체, 항성 폭발, 제트, 또는 후기 AGB 항성과 행 星형 성운의 기여로 설명될 수 있는가?
• RQ5 LINER에서 X선 은폐는 먼지 토러스 물질에 의해 발생하는가, 아니면 먼지가 없는 기체가 먼지 sublimation 반경 내에 존재함으로써 발생하는가?

주요 결과

• 40개의 LINER 중 62.5%인 25개는 중간 적외선 스펙트럼에서 항성 폭발 주도의 징후를 보이지 않으며, 이는 Type-2 세이퍼트의 67.7%와 유사하다.
• AGN 주도 LINER의 평균 중간 적외선 스펙트럼은 6–28 µm 범위에서 SB 주도 LINER, S2 또는 항성 폭발보다 더 평탄하다.
• 낮은 X선 빛의 밝기(LX(2–10 keV) < 10^41 erg/s)를 갖는 희미한 LINER는 다른 모든 광학 유형과 다름없이 평탄한 중간 적외선 스펙트럼을 보이며, 이는 먼지 토러스 복사의 부재를 시사한다.
• Compton 두께의 LINER 후보자에 대해 흡수 보정을 거친 후에만 X선에서 중간 적외선 빛의 상관관계가 AGN에 대해 유지되며, 이는 관측된 것보다 약 70배 더 높은 X선 빛의 밝기를 의미한다.
• 항성 폭발 주도 LINER를 제외한 후에만 X선에서 중간 적외선 상관관계가 낮은 빛의 밝기 영역까지 연장되며, 이는 희미한 LINER에서 중간 적외선 복사의 기원이 별개임을 뒷받침한다.
• Compton 두께의 X선 은폐가 있는 희미한 LINER에서 먼지 토러스의 특징이 부재함을 감안할 때, 은폐 물질은 먼지가 없는 것으로 보이며, 이는 먼지 sublimation 반경 내에 존재할 가능성이 높다.