[논문 리뷰] NGC 5548: The AGN Energy Budget Problem and the Geometry of the Broad-Line Region and Torus

C. M. Gaskell, E. S. Klimek외 1명|ArXiv.org|2007. 11. 07.

Stellar, planetary, and galactic studies참고 문헌 2인용 수 34

한 줄 요약

논문은 비구형의 넓은 라인 영역(BLR) 기하학을 제안함으로써 NGC 5548의 AGN 에너지 예산 문제를 해결한다. 이 BLR는 원추형으로 펼쳐져 있어 토러스에 직접적인 이온화 복사선을 차단한다. 이 차단은 약 40%의 커버링 팩터로 관측된 선 등가폭을 설명하며, 이온화 구조와 광학 이온화 모델을 조율하고,-dust 반복 시간 지연을 줄여 핵심에 가까운 곳에서 먼지가 생존할 수 있도록 한다.

ABSTRACT

We consider in detail the spectral energy distribution (SED) and multi-wavelength variability of NGC5548. Comparison with the SEDs of other AGNs implies that the internal reddening of NGC5548 is E(B-V) = 0.17 mag. The extinction curve is consistent with the mean curve of other AGNs found by Gaskell & Benker, but inconsistent with an SMC-type reddening curve. Because most IR emission originates exterior to the broad-line region (BLR), the SED seen by the inner BLR is different from that seen by the outer BLR and from the earth. The most likely BLR covering factor is ~ 40% and it is not possible to get an overall BLR covering factor of less than 20%. This requires that the BLR is not spherically symmetric and that we are viewing through a hole. Line-continuum variability transfer functions are consistent with this geometry. The covering factor and geometry imply that near the equatorial plane the BLR covering approaches 100%. The spectrum seen by the outer regions of the BLR and by the torus is thus modified by the absorption in the inner BLR. This shielding solves the problem of observed BLR ionization stratification being much greater than implied by photoionization models. The BLR obscuration also removes the problem of the torus covering factor being greater than the BLR covering factor, and gives consistency with the observed fraction of obscured AGNs. The flux reduction at the torus also reduces the problem of AGN dust-reverberation lags giving sizes smaller than the dust-sublimation radii.

연구 동기 및 목표

• 관측된 이온화 복사율이 방출선 강도를 설명하기에 부족한 AGN의 장기적인 에너지 예산 문제를 해결한다.
• NGC 5548에서 라이만-한계 흡수의 부재와 함께 높은 광학 이온화 커버링 팩터를 어떻게 조율할 수 있는가를 밝힌다.
• AGN에서 먼지 반복 시간 지연과 서브리마이션 반경 사이의 불일치를 설명한다.
• 다중 파장 변동성 및 SED 분석을 통해 BLR와 토러스의 기하학을 조사한다.
• NGC 5548를 대표 사례로 삼아 결과를 다른 AGN로 일반화한다.

제안 방법

• 1993년 HST, RXTE 및 지상 관측망을 통한 동시 다중 파장 광도 곡선 및 전이 함수를 분석하였다.
• E(B-V) = 0.17 mag를 사용하여 은하계 및 내부 적색화를 보정한 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 정정하였다.
• 선-연속기 변동 전이 함수를 사용하여 BLR 기하학 및 클라우드의 반경 분포를 추론하였다.
• BLR 차단이 토러스가 보는 연속기 복사율에 미치는 영향을 모델링하여 효과적 복사율을 감소시키고, 먼지가 더 가까운 핵심 영역에서 생존할 수 있도록 하였다.
• 관측된 방출선 강도와 이온화 구조를 일치시키기 위해 약 40%의 커버링 팩터를 가진 광학 이온화 모델을 적용하였다.
• BLR 흡수로 인한 감소된 입사 복사율을 고려하여 반복 시간 지연을 사용해 먼지 서브리마이션 반경을 평가하고 조정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 NGC 5548에서 관측된 이온화 복사율은 관측된 방출선 등가폭을 설명하기에 부족한가? 이는 어떻게 광학 이온화 모델과 조율할 수 있는가?
• RQ2 약 40%의 높은 BLR 커버링 팩터는 선로의 라이만-한계 흡수 부재와 어떻게 일치할 수 있는가?
• RQ3 NGC 5548에서 관측된 이온화 의존성 변동 지연을 설명하는 BLR의 기하학은 무엇인가?
• RQ4 BLR 흡수는 관측된 먼지 반복 시간 지연과 추정된 먼지 서브리마이션 반경에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 왜 토러스 커버링 팩터가 BLR 커버링 팩터보다 작지 않은가? BLR 차단은 이를 어떻게 해결하는가?

주요 결과

• E(B-V) = 0.17 mag로 보정된 NGC 5548의 본질적 SED는 BLR에 대해 약 40%의 커버링 팩터를 가진 광학 이온화 모델을 지지한다.
• BLR는 구형 대칭이 아니며, 등위면에서 커버링 팩터가 약 100%에 가까운 평탄한 기하학을 지닌다. 이는 토러스를 차단할 수 있도록 한다.
• BLR 차단은 BLR 내 강한 이온화 구조를 설명하며, 관측된 선 비율과 표준 광학 이온화 모델 간의 괴리를 해결한다.
• 토러스에 도달하는 복사율이 감소함으로써 먼지 입자가 핵심으로부터 약 120 광일에 생존할 수 있으며, 이는 관측된 먼지 반복 시간 지연과 일치한다.
• BLR 흡수를 고려할 경우 토러스 커버링 팩터는 BLR 커버링 팩터보다 略로 더 크게 되어 오랫동안 지속된 모순을 해결한다.
• 모델은 NGC 5548의 SED와 변동성이 일반 AGN 집단의 대표성을 지닌다 하여 다른 AGN로 일반화될 수 있다.