[论文解读] A panchromatic review of thermal and nonthermal active galactic nuclei

Robert Antonucci|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2012

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 133被引用 16

一句话总结

本文对热辐射与非热辐射活动星系核（AGN）进行了全面的多波段综述，认为许多声称的‘真实塞弗特2型星系’（缺乏宽发射线或蓝峰）是基于有缺陷的方法论。研究结论指出，大多数射电噪AGN中光学发射较弱的星系为非热辐射，其能量来源于喷流中的动能；而仅高光度射电星系中存在由热辐射驱动的隐藏类星体，该研究通过多波段分析与偏振数据解决了长期存在的争议。

ABSTRACT

The first short part of this review is a general, but very detailed, critique of the literature advocating a class of Seyfert galaxies intrinsically lacking broad emission lines. My conclusion is that there is little or no evidence for such objects. Panchromatic properties of all types of radio loud AGN are then reviewed in detail. Radio galaxies usually show subparsec-scale radio core sources, jets, and a pair of giant radio lobes. The optical spectra sometimes show only relatively weak lines of low-ionization ionic species, and no clear nuclear continuum in the optical or UV region of the spectrum. Some show strong high-ionization narrow lines. Finally, a few radio galaxies add broad bases onto the permitted lines. These spectral categories are the same as those for radio-quiet AGN and quasars. By the 1980s, data from optical polarization and statistics of the radio properties required that many narrow line radio galaxies do in fact produce strong optical/UV continuum. This continuum and the broad line emission are hidden from the line of sight by dusty, roughly toroidal gas distributions, but they are seen in polarized flux. The radio galaxies with hidden quasars are referred to as "thermal." Do all radio galaxies harbor hidden quasars? We now know the answer using the radio, infrared, optical and X-ray properties. Near the top of the radio luminosity function, for FRII, GPS, and CSS galaxies, the answer is yes. At somewhat lower luminosities, many do not. At the lowest radio luminosities, most do not. Instead these "nonthermal" weakly-accreting galaxies manifest their energetic output only as kinetic energy in the form of synchrotron jets. This applies to all types of radio galaxies, big FR II doubles, as well as the small young GPS and CSS sources. Only a few FR I sources are of the thermal type.

研究动机与目标

• 批判性评估关于‘真实塞弗特2型’星系（其本身缺乏宽发射线与蓝峰）存在的科学依据。
• 通过整合射电、红外、光学与X射线波段的多波段数据，解决长期关于窄线射电星系是否包含隐藏类星体的争议。
• 基于光度与结构特性，区分热辐射（吸积驱动）与非热辐射（喷流驱动）AGN，尤其关注FRII、GPS与CSS源。
• 证明低光度射电星系中无法探测到热辐射并非由于遮挡，而是由于吸积本身的内在缺失，该结论得到偏振与光谱能量分布分析的支持。
• 倡导将研究重点从证明隐藏AGN的存在，转向研究热辐射与非热辐射状态之间在物理特性上的差异，特别是与喷流物理及反馈机制的关系。

提出的方法

• 对声称存在‘真实塞弗特2型’的文献进行详细批判，重点关注偏振与非偏振证据，包括对线宽、上限值及散射机制的假设。
• 分析射电噪AGN在射电、红外、光学与X射线波段的多波段SED（光谱能量分布），以比较热辐射与非热辐射成分。
• 利用谱偏振测量检测射电星系中隐藏的宽线区，通过偏振流量在直接视线被尘埃环面遮挡时确认隐藏类星体的存在。
• 应用红外量热计技术探测被遮挡AGN的再辐射热发射，尤其在FRII与紧凑源中，以推断隐藏吸积盘的存在。
• 将射电光度与热辐射的存在性相关联，表明仅高光度源（FRII、GPS、CSS）包含隐藏类星体，而低光度源主要为非热辐射。
• 通过射电性质与X射线变异性统计分析，检验低X射线柱密度或弱发射线是否反映视线清晰，或表明热辐射本身缺失。

实验结果

研究问题

• RQ1 所宣称的‘真实塞弗特2型’星系若缺乏宽发射线与蓝峰，其观测证据是否足够坚实？还是其本质是方法论缺陷的产物？
• RQ2 偏振观测在多大程度上能可靠揭示窄线射电星系中隐藏的宽线区？此类解释所依赖的假设是什么？
• RQ3 射电光度与射电星系中热辐射（吸积驱动）与非热辐射（喷流驱动）发射存在之间有何关系？
• RQ4 为何许多低光度射电星系尽管拥有强射电喷流，却无法探测到热辐射？这是由于吸积本身的内在缺失，还是由于遮挡？
• RQ5 热辐射与非热辐射AGN在物理结构与反馈机制方面有何不同，特别是在喷流启动、准直性及X射线反射特征方面？

主要发现

• 声称缺乏宽发射线或蓝峰的‘真实塞弗特2型’星系大多缺乏依据，其基础是关于上限值、偏振机制与线宽依赖性的错误假设。
• 仅高光度射电星系——特别是FRII、GPS与CSS源——包含通过谱偏振与红外量热计技术确认的隐藏类星体与热辐射。
• 在低射电光度下，大多数射电星系为非热辐射，其能量输出局限于同步辐射喷流中的动能，且无法探测到热连续谱或宽线。
• 热辐射射电星系的比例在射电光度函数的顶端以下显著下降，表明在低吸积率下AGN引擎行为发生根本性转变。
• 谱偏振测量表明，许多窄线射电星系中存在隐藏的宽线区，但其探测依赖于有利的几何构型与信噪比，因此在很大程度上取决于观测运气。
• 红外量热计与X射线反射特征提供了强有力证据，表明低光度射电星系中热辐射缺失，证实其辐射主要由非热过程主导。