Variações rápidas do perfil de duplo-pico em Hα do núcleo de NGC1097

Abstract

A galáxia espiral barrada NGC 1097 possui um núcleo ativo do tipo LINER (do inglês, Low-lonization Nuclear Emission Line Region) de baixa luminosidade, o qual em 1991, através de observações espectroscópicas, foi descoberto como o primeiro LINER emissor de linhas da série de Balmer largas (FWHM -10.000 km s-1) com duplo-pico. Após a sua descoberta, o perfil de duplo-pico foi monitorado pelos 11 anos seguintes e a sua variabilidade foi atribuída à emissão de gás de um disco em rotação Kepleriana não axialmente simétrico. Durante o monitoramento, a presença d perfil ficou gradativamente menos evidente, quase desaparecendo nas observações de 2001. Em 2006 Nemmen et al. modelou a distribuição espectral de energia deste núcleo ativo como devido à emissão por um "toróide de íons" que estaria localizado na parte interna do disco, num regime de acreção radiativamente ineficiente (RIAF), que seria a fonte responsável pela ionização da parte mais externa do disco (que emite a linha de duplopico). Neste trabalho apresentamos onze novas observações espectroscópicas do núcleo da galáxia NGC 1097 obtidas com o Telescópio Gemini Sul, entre Março de 2010 e Março de 2011. A partir destas observações constatamos que a emissão da linha em duplo-pico não desapareceu; pelo contrário, tornou-se mais intensa em Dezembro de 2010 do que nas observações anteriores, e sua variabilidade está novamente presente. Utilizamos dois modelos de discos de acreção para modelar a variabilidade no perfil observado. Ambos os modelos consistem de gás em rotação em um disco Kepleriano, cuja porção emissora de linhas é delimitada por um raio interno e um externo. Além disso, possui uma emissividade axialmente assimétrica sob a forma de um braço espiral. Através dos modelos vinculamos um período de rotação para o braço espiral entre 17 e 18 meses. A observação dos perfis revelou duas escalas de tempo de variação: (1) a primeira, de 7 dias, que interpretamos como a escala de tempo de viagem dos fótons emitidos pela fonte ionizante central até o disco de acreção. (2) a segunda, de 5 - 6 meses, é atribuída à escala de tempo de rotação do braço espiral no disco. Este trabalho reforça as evidêncidas obtidas em trabalhos anteriores de que as linhas de emissão de duplo-pico da série de Balmer observadas em NGC 1097, e possivelmente também em outros LINERs, são provenientes de gás em rotação num disco de acreção ionizado por um RIAF central.

The spiral barred galaxy NGC 1097 has a low luminous active galactic nucleus classified as LINER, which in 1991, through spectroscopic observations, was found to be the first LINER emitting broad double-peaked Balmer lines (FWHM - 10,000 km s-1). After the discovery, the double-peaked profile was monitored for the following 11 years, and its variability was attributed to the rotation of gas in a non-axisymmetric Keplerian disk. During the monitoring, the presence of the profile became gradually less evident, nearly disappearing from the spectra in 2001. In 2006, Nemmenl et al. modelled the spectral energy distribution for this active nucleus as due the emission from an "ion torus" located in the inner parts of the disk, in a radiatively inefficient accretion flow regime (RIAF), which would be the ionizing source of the gas in the disk. In this work we present eleven new spectroscopic observations of the nucleus of the galaxy NGC 1097 obtained with the Gemini South Telescope, from March 2010 to March 2011. From our observations we found that the profile did not disappear; on the contrary, in December 2010, it became even stronger than in previous observations, and its variability is present again. We used two accretion disk models to fit theoretical profiles to our data. Both models consist of gas rotating in a Keplerian disk, in which the line emitting portion is bound by an inner and an outer radius, having a non-axisymmetric emissivity in the form of a spiral arm. From our modelling we constrained a rotation period for the spiral arm between 17 and 18 months. The observations of the profiles displayed variation on two time scales: (1) the first, of 7 days, was interpreted as the Iight travel time between the central ionizing source and the accretion disk. (2) the second, from 5 to 6 months, was attributed to the rotation time scale of the spiral arm. This work supports the evidence from previous works that broad double-peaked Balmer emission lines in NGC 1097 and possibly in other LINERs originate from an accretion disk ionized by a central RIAF.