[論文レビュー] Intermediate line emission in AGN: the effect of gas density prescription

T. P. Adhikari, K. Hryniewicz+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 28, 2018

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、一定圧力の径方向に分布するガス雲を用いた光電離シミュレーションを用い、ダスト昇華を組み込んだAGNの中間線領域（ILR）を調査した。Fe ii線はダストの感受性 tracerであることが判明し、降着円盤近くのディスク型密度プロファイルが観測された線発光度プロファイルを再現する。また、Hβ線発光距離はNGC 5548におけるリバーブベーションマッピングと一致する。

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.

研究の動機と目的

• AGNの中間線領域（ILR）の物理的実在性と性質を、広域線領域（BLR）と狭域線領域（NLR）の間にある領域として調査すること。
• 異なるガス密度プロファイルの違いが、ILR線発光の形成と観測可能性に与える影響を検討すること。
• ダスト昇華の役割と、特に低イオン化Fe ii線に与える影響を評価すること。
• 降着円盤近くのディスク型雲密度プロファイルが、観測された線発光度プロファイルを再現できるかを検証すること。
• セイフェルト1型銀河NGC 5548におけるリバーブベーションマッピング結果と照らし合わせ、モデル予測のHβ線発光半径の妥当性を検証すること。

提案手法

• AGN中心からBLR、ILR、NLRの距離をカバーするように、径方向に分布するガス雲を用いた光電離シミュレーションを実施した。
• 単一の雲構造に対して一定圧力仮定を適用し、異なる密度プロファイル下でのイオン化状態と線発光をモデル化した。
• 中心エンジンに近い領域でのダスト破壊の開始を反映させるために、ダスト昇華半径を明示的にモデルに組み込んだ。
• ILR形成への影響を評価するため、さまざまな勾配を持つべき乗法則的径方向密度プロファイルをテストした。
• 降着円盤の上層大気から導出されたディスク型密度プロファイルを用い、現実的な雲分布をシミュレートした。
• モデル予測の線発光度とHβ線発光半径を、NGC 5548からの観測データと比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガス密度プロファイルの径方向勾配は、AGNにおける中間線領域の存在と検出可能性に影響を及ぼすか？
• RQ2 ダストの存在は、ILRにおける低イオン化線（例：Fe ii）の発光にどのように影響するか？
• RQ3 降着円盤近くのディスク型密度プロファイルが、AGNにおける観測された線発光度プロファイルを再現できるか？
• RQ4 モデルで予測されたHβ線発光半径は、NGC 5548におけるリバーブベーションマッピング測定値と整合性があるか？
• RQ5 Fe ii線発光は、線発光領域内のダスト含有量をどの程度正確にトレーサーとして機能できるか？

主な発見

• べき乗法則的径方向密度プロファイルの勾配は、主なAGNタイプにおける中間線領域の存在に影響しない。
• Fe ii線はダストの存在に対して極めて感受性が高く、線発光領域内のダスト含有量を信頼できるトレーサーとして機能する。
• 降着円盤の大気上層から導出されたディスク型雲密度プロファイルは、AGNにおける観測された線発光度プロファイルをうまく再現した。
• モデルから導かれたHβ線発光半径は、セイフェルト1型銀河NGC 5548におけるリバーブベーションマッピングの結果と一致した。
• モデルは、ダスト昇華がILRにおけるイオン化構造と線スペクトルの形状を決定づける重要な役割を果たしていることを確認した。