[论文解读] Uncovering the Active Galactic Nuclei in Low-Ionization Nuclear Emission-Line Regions with Spitzer

David S. N. Rupke, Sylvain Veilleux+7 more|ArXiv.org|Aug 14, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用斯皮策空间望远镜的中红外光谱，调查低电离核发射线区（LINERs）中活动星系核（AGN）的性质。研究发现，高电离线如[O IV] 25.9 μm和[Ne V] 14.3 μm表明LINERs中AGN成分占比较高；而低电离线如[Fe II] 26.0 μm和[Si II] 34.8 μm则提示不同的电离机制：红外明亮的LINERs中为光致电离区（PDRs），红外暗淡的LINERs中为X射线电离区（XDRs），表明两类星体中AGN均占主导地位。

ABSTRACT

The impact of active galactic nuclei on low-ionization nuclear emission-line regions (LINERs) remains a vigorous field of study. We present preliminary results from a study of the mid-infrared atomic emission lines of LINERs with the Spitzer Space Telescope. We assess the ubiquity and properties of AGN in LINERs using this data. We discuss what powers the mid-infrared emission lines and conclude that the answer depends unsurprisingly on the emission line ionization state and, more interestingly, on the infrared luminosity.

研究动机与目标

• 利用中红外发射线确定LINERs中宿主活动星系核（AGN）的比例。
• 评估AGN、激波或恒星种群在LINERs中主导中红外原子发射线的机制。
• 比较红外明亮与红外暗淡LINERs的中红外光谱特性，识别电离状态与激发机制的差异。
• 评估光致电离、PDRs与XDRs在塑造LINERs中观测到的线发射中的作用。

提出的方法

• 获取斯皮策红外光谱仪（IRS）在5–37 μm波段的中红外光谱，光谱分辨率为~100（5–15 μm）和~600（10–37 μm）。
• 分析来自两组样本的33个星系核：红外明亮（Kim et al. 1995）和红外暗淡（Ho et al. 1997）的LINERs。
• 使用线 luminosity 比值，如[O IV] 25.9 μm与60 μm连续谱之比，将LINERs与星暴星系和Seyfert星系进行比较。
• 应用以[Ne II] 12.8 μm为归一化的诊断图，以区分星暴与AGN的贡献。
• 评估[Fe II] 26.0 μm与[Si II] 34.8 μm的流量比，以约束PDR与XDR模型。
• 将观测到的线比与AGN光致电离模型（Groves et al. 2004）及PDR/XDR模型预测（Kaufman et al. 2006；Meijerink et al. 2006）进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 中红外高电离发射线是否表明LINERs中AGN的比例？
• RQ2 AGN是否激发LINERs中的低电离中红外发射线，还是由激波或恒星种群驱动？
• RQ3 红外明亮与红外暗淡LINERs的中红外光谱在电离状态与激发机制上存在哪些差异？
• RQ4 PDR与XDR对LINERs中[Fe II]与[Si II]发射的相对贡献如何？

主要发现

• [O IV] 25.9 μm线在90%的红外明亮与红外暗淡LINERs中被检测到，且在相同60 μm光度下其发射超出星暴星系，表明存在非恒星能源。
• [Ne V] 14.3 μm线在40%的红外明亮LINERs中被检测到，但在0%的红外暗淡LINERs中未被检测到，表明前者的AGN活动更强。
• 红外明亮LINERs中[Fe II] 26.0 μm的光度相对于[Ne II]比星暴星系高50%，而红外暗淡LINERs中则高出约10倍，表明低电离线发射更强。
• [Fe II] 26.0 μm / [Si II] 34.8 μm流量比在红外暗淡LINERs中显著高于星暴星系，支持XDR模型而非PDR模型。
• 红外明亮LINERs的最佳解释是中等至高电离参数AGN与恒星形成相关的PDR发射混合；而红外暗淡LINERs则需低电离参数AGN，且与XDR电离一致。
• 数据表明，AGN很可能在红外明亮与红外暗淡LINERs中均主导中红外发射，且两类星体中主导的激发机制不同。