Estudio en alta resolución espacial de la emisión nuclear y extensa en galaxias seyfert

Abstract

Las galaxias activas son aquellas que muestran signos de la existencia de procesos muy energéticos en sus núcleos. En el caso de las galaxias normales la mayoría de la energía que emiten tiene origen estelar, pero en las galaxias activas gran parte de la emisión se debe a la acreción de material circumnuclear sobre un agujero negro. La alimentación de dichos agujeros negros requiere del gas presente en el medio interestelar de las galaxias anfitrionas, lo que convierte a los núcleos activos de galaxias (AGN, del Inglés Active Galactic Nuclei) en interesantes objetos de estudio por la influencia que pueden tener en la evolución de la galaxias.

Existen muy pocos estudios sobre la emisión MIR de las galaxias activas con alta resolución espacial debido a la dificultad de observar en este rango con telescopios en tierra y a las bajas resoluciones angulares alcanzadas con los telescopios espaciales actuales que operan en dicho rango. La emisión del continuo en el MIR puede ser debida a polvo presente en la región de líneas estrechas y calentado por el AGN pero también por procesos relacionados con la formación estelar. En este trabajo de tesis pretendemos ampliar nuestro conocimiento sobre el origen de la emisión en el infrarrojo (IR, del Inglés Infrared), y en particular, en el infrarrojo medio (MIR, del Inglés Mid-Infrared) de las galaxias activas, en escalas tanto nucleares (~70 pc) como circumnucleares (<3 kpc). Para llevar a cabo este estudio utilizamos trazadores de la formación estelar y de la actividad nuclear, con lo que distinguimos la principal fuente de calentamiento del polvo a diferentes escalas.

En el primer trabajo presentado en esta tesis estudiamos la emisión nuclear y extensa en el IR de la galaxia Seyfert NGC 2992 y el sistema en interacción al que pertenece (Arp 245). Para ello utilizamos datos en el infrarrojo cercano (NIR, del Inglés Near-Infrared), MIR y FIR (FIR, del Inglés Far-Infrared), y diferentes técnicas para analizar las imágenes y espectros de los que disponemos. Con todo ello hacemos un estudio exhaustivo de las propiedades de la galaxia NGC 2992 y también estudiamos las propiedades del polvo del sistema en interacción. Usando modelos de toro grumoso modelamos la distribución espectral de energía IR de NGG 2992 y obtenemos un radio del toro pequeño (~1.2 pc). También encontramos que la emisión de dicho toro domina el espectro MIR a ~20 micras. En cuanto al sistema en interacción, obtenemos valores de las propiedades del polvo consistentes con sistemas que se encuentran en las primeras etapas de la interacción.

En la segunda parte de esta memoria extendemos el estudio presentado en el primer trabajo para una muestra completa de galaxias Seyfert y nos centramos en el rango MIR. En dicho rango encontramos morfologías extendidas (~400 pc) para la mayoría de las galaxias Seyfert (75-83 %). También observamos que las galaxias cuya emisión circumnuclear en el MIR está dominada por el AGN muestran una menor extensión que los sistemas dominados por la formación estelar. Utilizando trazadores de la actividad nuclear y la formación estelar, encontramos que la emisión nuclear en el MIR está producida por polvo calentado por el AGN. En el caso de la emisión circumnuclear ocurre prácticamente lo mismo, excepto para algunos objetos que tienen cierta contribución de la formación estelar.

Por último, investigamos la relación entre la emisión IR y los rayos-X duros para una muestra de AGN de tipo 1, utilizando la técnica del espectro de correlación. El espectro de correlación muestra un máximo a ~15-20 micras, el cual coincide con la máxima contribución del AGN a los espectros MIR de la muestra estudiada. Además, encontramos un pico en la correlación a ~2 micras, que relacionamos con el exceso en el infrarrojo cercano que se observa en algunas distribuciones espectrales de energía de AGN de tipo 1, y que indica que está producido por polvo calentado por el AGN a una temperatura mayor que la de sublimación de los silicatos. Por otro lado, observamos que todas las líneas de emisión presentan una buena correlación con los rayos-X duros, independientemente de cuál sea su potencial de ionización (desde 8 a 97 eV).

De este análisis obtenemos las siguiente conclusiones generales: la mayoría (75-83 %) de las galaxias Seyfert presentan morfologías extendidas en el MIR (~400 pc) y confirmamos la existencia de una fuerte correlación entre la emisión nuclear y circumnuclear en el MIR con diferentes trazadores del AGN (máximo de la correlación a ~15-20 micras). Además, para el caso de NGC 2992 comprobamos que es precisamente a ~20 micras donde la emisión del toro domina el espectro MIR. Finalmente, observamos que tanto las líneas de emisión en el MIR que trazan la formación estelar como la actividad nuclear (dependiendo de sus potenciales de ionización) presentan una buena correlación con los rayos-X duros para una muestra de AGN de tipo 1. Esto sugiere que en los sistemas dominados por la actividad nuclear, las líneas de emisión están principalmente ionizadas por el AGN.