[论文解读] Mid-infrared diagnostics to distinguish AGNs from starbursts

O. Laurent, Mirabel, I. F.+6 more|ArXiv.org|May 18, 2000

Methane Hydrates and Related Phenomena参考文献 1被引用 13

一句话总结

本文提出一种利用ISO观测的中红外（MIR）诊断方法，通过检测6.2 µm未识别红外发射带（UIBs）的缺失以及3–10 µm波段强热尘连续谱的存在，来区分活动星系核（AGNs）与星暴区域。其主要贡献在于建立了一个定量诊断框架，可识别隐蔽的AGN，例如在Arp 236中，尽管光学分类为星暴，AGN仍贡献了约40%的MIR辐射。

ABSTRACT

We present new mid-infrared (MIR) diagnostics to distinguish emission of active galactic nuclei (AGN) from that originating in starburst regions. Our method uses empirical spectroscopic criteria based on the fact that MIR emission from star forming or active galaxies arises mostly from HII regions, photo-dissociation regions (PDRs) and AGNs. The analysis of the strength of the 6.2micron Unidentified Infrared Band (UIB) and the MIR continuum shows that UIBs are very faint or absent in regions harboring the intense and hard radiation fields of AGNs and pure HII regions, where the UIB carriers could be destroyed. The MIR signature of AGNs is the presence of an important continuum in the 3-10micron band which originates from very hot dust heated by the intense AGN radiation field. Using these two distinct spectral properties found in our MIR templates, we build diagnostic diagrams which provide quantitative estimates of the AGN, PDR and HII region contribution in a given MIR spectrum. This new MIR classification can be used to reveal the presence of AGNs highly obscured by large columns of dust.

研究动机与目标

• 开发可靠的MIR诊断方法，以在高消光条件下准确区分星系中AGN与星暴的贡献。
• 解决因尘埃吸收导致在光学波段无法探测的隐蔽AGN分类难题。
• 量化AGN与星暴在超亮红外星系中对中红外发射的相对贡献。
• 提供一种稳健、基于观测的诊断方法，适用于未来空间与地面MIR巡天。

提出的方法

• 利用红外空间天文台（ISO）的ISOCAM光谱成像观测数据，空间分辨率为4–8角秒，波段覆盖5–16 µm。
• 基于观测到的发射特征，构建AGN、星暴（HII区域）和PDR的MIR光谱经验模板。
• 以6.2 µm UIB的强度与3–10 µm连续谱流量作为主要判别依据，定义诊断图。
• 将该诊断方法应用于已知具有AGN或星暴活动的邻近星系，以验证其有效性。
• 使用LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)流量比作为次要判别指标，尤其适用于高红移星系（z = 0.4–1）。
• 通过比较MIR流量与K波段（2.2 µm）流量，考虑潜在的恒星污染，采用LW2/K或LW3/K比值 < 1来指示显著的恒星贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 中红外光谱特征是否能可靠地区分高尘埃消光星系中AGN活动与星暴活动？
• RQ2 为何在AGN主导区域中，6.2 µm未识别红外发射带（UIBs）被抑制，尽管其在星形成区域中表现出强烈发射？
• RQ3 3–10 µm MIR连续谱在多大程度上可作为被AGN硬辐射场加热的热尘的特征标志？
• RQ4 LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)流量比在区分高红移星系（z = 0.4–1）中AGN与星暴贡献方面效果如何？
• RQ5 该诊断方法是否可应用于未来任务如SIRTF与NGST，以提升对隐蔽系统中AGN的探测能力？

主要发现

• 由于强烈紫外-X射线辐射场破坏了载体，6.2 µm UIB在AGN主导区域中显著抑制或完全缺失。
• 显著的3–10 µm MIR连续谱是AGN活动的可靠标志，归因于被中心引擎直接加热的极热尘。
• 在Arp 236中，尽管光学分类为星暴，MIR诊断揭示AGN对中红外辐射的贡献约为40%。
• LW3(12–18 µm)/LW2(5–8.5 µm)流量比在本地星系中无效，但在红移z = 0.4–1的星系中能有效区分AGN与星暴贡献。
• 即使存在微弱恒星贡献，该诊断方法依然有效，尤其当结合K波段测光以校正短MIR波段的扩展恒星发射时更为显著。
• 未来任务如SIRTF与NGST将显著提升该方法的灵敏度与空间分辨率，从而更有效地分离遥远星系中AGN与星暴组分。