научная статья по теме ФУНКЦИЯ СВЕТИМОСТИ АКТИВНЫХ ГАЛАКТИК ТИПА NLSY1 ПО ДАННЫМ ОБЗОРА SDSS DR7 Астрономия

Текст научной статьи на тему «ФУНКЦИЯ СВЕТИМОСТИ АКТИВНЫХ ГАЛАКТИК ТИПА NLSY1 ПО ДАННЫМ ОБЗОРА SDSS DR7»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2013, том 90, № 5, с. 355-365

УДК 524.7-33

ФУНКЦИЯ СВЕТИМОСТИ АКТИВНЫХ ГАЛАКТИК ТИПА NLSy1 ПО ДАННЫМ ОБЗОРА SDSS DR7

© 2013 г. А. ^ Ермаш*

Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия Поступила в редакцию 19.09.2012 г.; принята в печать 31.10.2012 г.

По данным обзора SDSS DR 7 получены функции светимости активных ядер галактик первого типа в запрещенной линии [OШ] А5007 Л. Особое внимание уделено подклассу сейфертовских галактик, называемым NLSy1, определяющим свойством которых является относительная узость широких разрешенных линий в оптическом спектре (РШИМ < 2000 км/с). Обсуждается новая методика получения функции светимости по данным для эмиссионных линий, позволяющая в том числе учесть вариации плотности Вселенной из-за крупномасштабной структуры. Полученные функции светимости сравниваются с таковыми для других типов активных ядер галактик по данным из литературы. Предсказываемая на основе полученных результатов рентгеновская функция светимости демонстрирует хорошее согласие с наблюдениями.

DOI: 10.7868/80004629913050034

1. ВВЕДЕНИЕ

Вопрос об эволюции активных ядер галактик (AGN) и их родительских галактик до сих пор окончательно не ясен. В последние годы существует тенденция придавать все большее внимание различного рода секулярным процессам, т.е. процессам, протекающим медленно в результате различных внутренних неустойчивостей, в противовес так называемым "мерджингам" (слияниям). Так, например, в работах [1,2] показано, что среди далеких ярких квазаров велика доля систем с дисковой морфологией родительских галактик, содержащих большое количество газа.

На красных смещениях z ~ 2, в соответствии с работой [3], галактики c так называемой "clumpy"-морфологией, считавшиеся продуктом активных слияний, оказываются обычными дисковыми системами в соответствии с картами скоростей. Наблюдаемая морфология является следствием очень активного звездообразования в результате интенсивного питания газом вдоль крупномасштабных филаментов.

Принято считать, что рост центральной сверхмассивной черной дыры (SMBH — SuperMassive Black Hole) должен быть связан с ростом родительской галактики или какой-либо из ее компонент — балджа, гало и др. Во множестве работ была

E-mail: aermash@gmail.com

найдена тесная корреляция между массой сферической компоненты галактики и массой черной дыры MBH (см., например, классическую работу [4]). Также считалось, что существует тесная корреляция между массой центральной черной дыры и дисперсией скоростей звезд балджа: MBH гс аЩ, где n> 1 (см., например, [5, 6]). Под сферической компонентой подразумевается вся галактика для эллиптических систем и балдж для дисковых. Однако многие галактики обладают так называемым "псевдобалджем". Отличительными свойствами их являются меньшие отношения светимости балджа к светимости всей галактики B/T по сравнению с "классическими" балджами, меньшее значение индекса Серсика щ < 2, а также значительный момент вращения. Таким образом, динамически такие балджи ближе к дискам, чем к сферическим невращающимся системам. Считается, что возникают такие балджи за счет секулярной эволюции — как различного рода внутренних неста-бильностей, так и внешних воздействий, например, близкого пролета или слияния с очень маленькими галактиками—спутниками [7]. Существенно, что широко известные и считавшиеся тесными корреляции MBH-Mhuige и MBH—а* для таких систем не выполняются.

Характерными представителями таких систем являются сейфертовские галактики первого типа с узкими "широкими" разрешенными линиями в оптических спектрах (NLSyl — Narrow Line Seyfert galaxies type 1), которые впервые были выделены

в отдельный класс объектов еще в работе [8]. Обычные сейфертовские галактики с полушириной разрешенной линии Hß более 2000 км/с в контексте данного разделения называются BLSyl (Broad Line Seyfert galaxies type 1). Формальным критерием для NLSyl служит полуширина широкой компоненты линии Hß менее 2000 км/с. Данный тип активных галактик обладает еще целым рядом интересных свойств. Что касается их родительских галактик, то у них в среднем более поздний хаб-бловский тип, чем у BLSyl, а именно {T) = 3.0 для NLSyl и {T) = 1.0 для BLSyl [9]. Численное значение хаббловских типов соответствует кодировке морфологических типов каталога RC3 (Third Reference Catalogue) [l0], т.е. T = 1 обозначает Sa, T = 2 — Sab, T = 3 — Sb и так далее. Их балджи, если судить по галактикам, для которых доступна фотометрия, всегда являются псевдобалджами, в отличие от BLSyl, у которых встречаются оба типа [ll].

C большой долей достоверности можно считать, что ядра NLSyl аккрецируют с высокими темпами, близкими к эддингтоновскому пределу, и что их черные дыры менее массивные [l2, l3]. Отдельно следует отметить примечательные свойства этих объектов в гамма-, рентгеновском и радиодиапазоне, которым посвящено множество работ. Основной вывод из них — наблюдается релятивистский джет, само существование которого в таких системах представляет собой значительный интерес как с точки зрения теории, так и наблюдений в разных диапазонах длин волн от радио до гамма. Некоторые авторы полагают, что эффективности запуска джета способствует большой вращательный момент центральной черной дыры, набираемый ею за счет аккреции газа с высоким угловым моментом к центру из родительской галактики.

2. ОБРАБОТКА ДАННЫХ

Нами были использованы данные из обзора SDSS DR7 (Sloan Digital Sky Survey Data Release 7) [14]. Использовать диагностические диаграммы [15, 16] в нашем случае не было необходимости, так как в данной работе мы рассматриваем исключительно AGN первого типа с широкими разрешенными линиями FWHM >1200 км/с, для которых не требуется специальных методов для отделения их от популяций SF (Star Forming) с доминирующим вкладом звездообразования в излучение эмиссионных линий и переходных объектов TO (Transition Objects). Для классификации AGN на NLSyl и BLSyl использовалась линия Ha вместо линии H@. Хорошо известен тот факт, что у линии H^ присутствует ярко выраженная узкая

компонента, что делает оценки ширины этой линии из SDSS, полученные в результате аппроксимации одной гауссианой, не пригодными для классификации AGN. Так, например, на рис. la построена зависимость FWHM(Hß)SDSS от FWHM(Hß)biW, где FWHM(Hß)SDSS — ширина линии Hß по данным из обзора SDSS, а FWHM(Hß)broad — полуширина широкой компоненты по данным аппроксимации из работы [l7], где авторами был проведен доскональный анализ спектров. Как видно, использовать полуширину линии Hß из SDSS невозможно.

Обратим теперь наше внимание на линию Ha, у которой, как правило, не наблюдается такой ярко выраженной узкой компоненты. На рис. 16 представлена зависимость FWHM(Ha)SDSS от FWHM(Hß)broad. Необходимо исключить из рассмотрения объекты, у которых полуширина хотя бы одной из линий меньше порогового значения в 1200 км/с, т.е. объекты без области образования широких линий BLR (Broad Line Region), относящиеся к AGN второго типа. Как видно на рис. 16, есть тесная линейная корреляция FWHM(Ha)SDSS = a • FWHM(Hß)^oad + b со следующими параметрами:

a = 0.499 ± 0.011, b = 906 ± 46.

Отличие коэффициента a от единицы объяснимо. Потенциал возбуждения линий Ha и Hß является различным, что ведет к тому, что линия Ha будет излучаться на большем расстоянии от активного ядра, и, как следствие этого, будет иметь меньшую величину FWHM. Для данной работы важно уверенное наличие корреляции и следующая из этого возможность классифицировать активные ядра с широкими линиями BL AGN (Broad Line AGN) на NLSyl и BLSyl на основе данных о линии Ha.

Задача о вычислении светимости AGN не является до конца решенной. Все описанные в литературе подходы можно условно разделить на два типа: использование различных эмиссионных линий и измерения в континууме. Измерения в континууме проводились, в основном, при получении функции светимости LF (Luminosity Function) для квазаров, для которых, в силу их большой яркости, вкладом излучения от родительской галактики можно пренебречь (см., например, [l8]). При измерении светимости менее ярких AGN авторы прибегают к фотометрическому разделению компонент. Так, в разных работах использовались следующие наборы компонент: функция рассеяния точки PSF (Point Spread Function) + профиль Серсика [2], PSF + два профиля Серсика с различными индексами [l9], PSF + профиль де-Вокулера + экспоненциальный диск [20]. Однако данный метод имеет ряд недостатков. Во-первых, для многих

FWHM(HP)sdss, КМ/С 10000

8000

6000 -

4000 -

2000

FWHM(Ha)sdss, км/с 10000 г

8000

6000

4000

2000

(б)

2000 4000 6000 8000 10000 fwhmhhroad, км/с

Ъ 'шу " -

2000 4000 6000 8000 10000 FWHM(Hp)broad, км/с

0

0

Рис. 1. Зависимости полуширины линии Нв(а) и Иа(б) по данным обзора SDSS, полученной из аппроксимации одной гауссианой, от полуширины широкой компоненты линии Ив по данным из работы [17], полученным подробным анализом спектров. Серые точки соответствуют случаям отсутствия BLR для одной из линий, т.е. FWHM(He) < 1200 км/с или FWHM(Ha) < 1200 км/с (горизонтальная линия).

AGN отсутствуют фотометрические изображения достаточного качества для уверенного разделения компонент. Это особенно относится к данным обзора SDSS, так как разрешающая способность его относительно невысока. Во-вторых, учет наклонения и собственного поглощения в родительской галактике представляет собой сложную и зачастую нерешаемую задачу. Использование эмиссионных линий при оценке светимости AGN имеет ряд преимуществ. В данной работе мы использовали

запрещенную линию кислорода [OIII] А5007 A. В ряде работ утверждается, что вклад звездообразования в излучение данной линии пренебрежимо мал для BL AGN (см., например, [21]). Там же указано, что в силу того, что данная линия образуется в области образования узких линий NLR (Narrow Line Region), находящемся на большем расстоянии от центрального активного ядра, чем BLR, и имеющим геометрию двойного конуса, наблюдаемый поток в линии [OIII] не зависит от ориентации.

Поскольку в данной работе мы не з

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком