Escoamento acretivo como origem da emissão nuclear na galáxia NGC 1097

Abstract

NGC1097 é uma galáxia espiral a uma distância de 14.5 Mpc, com um núcleo LINER (do inglês Low-Ionization Nuclear Emission Region) de baixa luminosidade, a partir do qual foi descoberta em 1991 emissão larga de duplo pico nas linhas de Balmer do hidrogênio. O perfil destas linhas mostrou-se, em trabalho anterior, ser bem reproduzido por um modelo de disco de gás em rotação (disco de acreção), com velocidades de até 10000 km s¡1. Neste trabalho modelamos de forma autoconsistente o espectro contínuo de energia do núcleo LINER obtido a partir de observações recentes com o Telescópio de Raios X Chandra e com o Telescópio Espacial Hubble, bem como dados de arquivo na região dos comprimentos de onda de rádio e infravermelho. Além disso, utilizamos modelos de fotoionização para modelar o fluxo das linhas de emissão largas com duplo pico. O contínuo é modelado como tendo origem num escoamento acretivo de plasma ao redor do buraco negro central. A parte interna do escoamento mais próxima do buraco negro (R < 225RS, onde RS é o raio de Schwartzschild) é opticamente fina, dominada por advecção (chamada ADAF) e a parte externa (R > 225RS) consiste num disco de acreção geometricamente fino, opticamente espesso. A parte interna do escoamento (ADAF) é responsável por emissão que se estende da região espectral de rádio até raios X do contínuo observado, enquanto a parte externa (disco fino) é responsável por uma fraca emissão contínua no óptico - ultravioleta. Modelamos as intensidades das linhas de baixa ionização largas com duplo pico observadas com o telescópio Hubble como emissão da atmosfera do disco fino fotoionizada pelo contínuo ionizante emitido do ADAF, usando o programa Cloudy. Levando em conta que usamos uma prescrição simples da iluminação do disco, obtivemos uma boa concordância entre os resultados da simulação e as observações das linhas. É a primeira vez que é realizada uma modelagem autoconsistente como esta, no sentido de que os parâmetros utilizados na modelagem do contínuo e do fluxo das linhas de emissão são os mesmos derivados da modelagem dos perfis das linhas de emissão com duplo pico em trabalhos anteriores. Com a modelagem detalhada do contínuo de NGC1097 apresentada neste trabalho somada à modelagem da variabilidade temporal do perfil da linha H alfa realizada em trabalhos anteriores, fortalecemos o cenário ADAF + disco fino para o escoamento acretivo como origem das propriedades características dos AGNs emissores de linhas largas com duplo pico. Além disso, este trabalho reforça a hipótese de que as baixas luminosidades dos LLAGNs (Low-Luminosity Active Galactic Nuclei) são uma consequência da existência de escoamentos de baixa eficiência radiativa nos seus núcleos.

NGC1097 is a spiral galaxy at a distance of 14.5 Mpc which harbors a low-luminosity LINER (Low-Ionization Nuclear Emission Region) nucleus. In 1991 this galaxy displayed the abrupt appearance of broad double-peaked Balmer lines, and in subsequent work the double-peaked H® line profile was modelled as emission from a disk of rotating gas (accretion disk), with velocities up to 10000 km s¡1. In this work we model in a self-consistent way the continuum energy spectrum of the LINER nucleus of NGC1097, obtained through recent observations with the X-ray telescope Chandra and the Hubble Space Telescope, as well as data in the wavelength region of radio. Furthermore, we used a photoionization code to model the flux of the broad double-peaked emission lines. The continuum is modelled as being originated in an accretion flow of plasma around the central black hole. The inner part of the flow closer to the black hole (R < 225RS, where RS is the Schwartzschild radius) is optically thin, geometrically thick, advection- dominated (named ADAF) and the outer portion consists of a geometrically thick, optically thin accretion disk. The ADAF is responsible for continuum emission that extends from radio to X-rays, while the thin disk is responsible for a weak continuum emission in the optical to ultraviolet. Using the code Cloudy, we modelled the intensities of the broad, double-peaked, low-ionization emission lines observed with the Hubble telescope, as emission from the atmosphere of the thin disk photoionized by the ionizing continuum emitted by the ADAF. Considering that we adopted a simplified prescription for the illumination of the accretion disk, we obtained a good agreement between the results of the simulation and the observations of the lines. It is the first time that such self-consistent modelling is done, in the sense that the parameters used in the modelling of the continuum and the flux of the double-peaked emission lines are the same as those derived in the modelling of double-peaked emission-line profiles in previous works. With the detailed continuum modelling of NGC1097 presented in this work added to the modelling of the temporal variability of the H® emission-line profile accomplished in previous works, we strengthen the scenario in which an ADAF + thin disk is responsible for the characteristic properties of active galactic nuclei (AGN) emitting \disklike" lines. Furthermore, this work furthers the hypothesis that the low luminosities of low-luminosity AGN are a consequence of the presence of radiatively ineffcient accretion flows in their nuclei.