[论文解读] 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 2

一句话总结

本研究利用恒定压力下径向分布的气体云的光离化模拟，结合尘埃亚微米化过程，研究了活动星系核（AGNs）中中间线区（ILR）的特性。研究发现，Fe ii谱线对尘埃具有高度敏感性，是尘埃的可靠示踪剂；在吸积盘附近采用类似盘状的密度分布可重现观测到的谱线发射强度分布，且Hβ发射距离与NGC 5548星系中通过滞后映射测得的结果一致。

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.

研究动机与目标

• 研究活动星系核（AGNs）中位于宽线区与窄线区之间的中间线区（ILR）的物理存在性及其特性。
• 考察不同气体密度分布对ILR发射线形成与可观测性的影响。
• 评估尘埃亚微米化过程及其对发射线（特别是低电离Fe ii线）的影响。
• 检验吸积盘附近类似盘状的云密度分布是否能重现观测到的谱线发射强度分布。
• 验证模型预测的Hβ发射半径是否与塞弗特1型星系NGC 5548中通过滞后映射获得的结果一致。

提出的方法

• 对从活动星系核中心径向分布的气体云进行光离化模拟，覆盖宽线区（BLR）、中间线区（ILR）和窄线区（NLR）的距离范围。
• 对单个云结构施加恒定压力假设，以在不同密度分布下模拟电离状态与发射特性。
• 在模型中显式引入尘埃亚微米化半径，以考虑靠近中心引擎区域尘埃破坏的起始位置。
• 测试幂律径向密度分布，改变其斜率，以评估其对ILR形成的影响。
• 采用从吸积盘上层大气推导出的类似盘状密度分布，模拟更真实的云分布。
• 将模型预测的谱线发射强度与NGC 5548的观测数据进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 气体密度分布的径向斜率是否影响活动星系核中中间线区的存在性与可探测性？
• RQ2 尘埃的存在如何影响ILR中低电离谱线（如Fe ii）的发射？
• RQ3 吸积盘附近类似盘状的密度分布是否能重现活动星系核中观测到的谱线发射强度分布？
• RQ4 模型预测的Hβ发射半径是否与NGC 5548中通过滞后映射测得的数值一致？
• RQ5 Fe ii发射在多大程度上可作为线发射区中尘埃含量的示踪剂？

主要发现

• 幂律径向密度分布的斜率对主要活动星系核类型中中间线区的存在性无显著影响。
• Fe ii谱线对尘埃的存在极为敏感，因此是线发射区中尘埃含量的可靠示踪剂。
• 从吸积盘大气层推导出的类似盘状云密度分布，能成功重现活动星系核中观测到的谱线发射强度分布。
• 模型推导出的Hβ发射半径与塞弗特1型星系NGC 5548中通过滞后映射测得的值一致。
• 模型证实，尘埃亚微米化在塑造ILR的电离结构与发射线谱中起着关键作用。