Какие наблюдательные признаки позволят отличить активное ядро галактики, вызванное аккрецией на сверхмассивную чёрную дыру, от интенсивной звёздообразовательной активности в центральной области
Коротко — по наблюдательным признакам и небольшим численным критериям. 1) Оптические эмиссионные линии (BPT-диагностика) - Соотношения: [OIII]λ5007/Hβ[OIII]\lambda5007/H\beta[OIII]λ5007/Hβ против [NII]λ6584/Hα[NII]\lambda6584/H\alpha[NII]λ6584/Hα, [SII]/Hα[SII]/H\alpha[SII]/Hα, [OI]/Hα[OI]/H\alpha[OI]/Hα. - Разделительные кривые: Кауффманн (звёздообразование vs композит) и Кевли — примеры: log[OIII]Hβ=0.61log[NII]Hα−0.05+1.3,
\log\frac{[OIII]}{H\beta}=\frac{0.61}{\log\frac{[NII]}{H\alpha}-0.05}+1.3, logHβ[OIII]=logHα[NII]−0.050.61+1.3,log[OIII]Hβ=0.61log[NII]Hα−0.47+1.19.
\log\frac{[OIII]}{H\beta}=\frac{0.61}{\log\frac{[NII]}{H\alpha}-0.47}+1.19. logHβ[OIII]=logHα[NII]−0.470.61+1.19.
- Высокие значения log([OIII]/Hβ)\log([OIII]/H\beta)log([OIII]/Hβ) и log([NII]/Hα)\log([NII]/H\alpha)log([NII]/Hα) указывают на жёсткую ионизацию AGN; HII‑регии дают низкие значения. 2) Широкие линии и профили - Наличие широких бальмеровских линий (ширина FWHM≳103{\rm FWHM}\gtrsim 10^3FWHM≳103 км/s) — прямой признак активного ядра (широкая линия от БЛР). - Узкие линии с большими скоростными дисперсиями (FWHM∼несколько×102{\rm FWHM}\sim{\rm несколько}\times10^2FWHM∼несколько×102 км/s) и сдвигами/двойными компонентами могут указывать на NLR/аутфлоу AGN, тогда как звёздообразование обычно даёт более узкие симметричные линии. 3) Рентгеновские признаки - Жёсткое (hard) X‑излучение с power‑law спектром и быстрые вариации (дни–месяцы) — AGN. - Высокая X‑люминесценция: если L2−10 keV≫1041–42L_{2-10\,\rm keV}\gg 10^{41\text{–}42}L2−10keV≫1041–42 эрг/с, скорее AGN (для сравнения, вклад от SFR примерно пропорционален SFR: LX∼few×1039 (SFR/M⊙ yr−1)L_X\sim{\rm few}\times10^{39}\,(SFR/M_\odot\,yr^{-1})LX∼few×1039(SFR/M⊙yr−1) эрг/с). - Наличие железного Kα‑линейки при 6.46.46.4 keV и сильной поглощённости (Compton‑thick) — типично для AGN. 4) Инфракрасные и средне‑ИЧ признаки - Спектр горячего пыльного компонента (силовой закон/плато в ближнем ИЧ) и ослабленные PAH‑фичи — AGN. Звёздообразование даёт сильные PAH‑эмиссии. - Высокоэнергетические узкие линии, напр. [NeV][NeV][NeV] (14.3, 24.3 μm) — практически однозначно AGN. - Цвета WISE: например W1−W2≳0.8W1-W2\gtrsim0.8W1−W2≳0.8 (Vega) часто выделяют AGN. 5) Радио - Компактный, плоско‑спектральный, высокотемпературный (TbT_bTb) источник, обнаруживаемый VLBI — AGN (ядерный джет/кор). - Расширенная синхротрон/термическая эмиссия, связанная с SNe и HII — типично для звёздообразования; спектр обычно круче. 6) Вариабельность и поляризация - Быстрая вариабельность (дни–годы) в оптике/Х‑лучах/ИЧ — AGN. - Наблюдение широких линий в поляризованном свете у типа 2 — скрытое (обсёрнутное) AGN. 7) Пространственное распределение и IFU‑спектроскопия - AGN: ионизационные конусы, NLR на масштабах сотен—тысяч пк, резкие границы и высокие индексы ионизации. - Звёздообразование: рассеянная, связанная с HII‑регионaми и локальными SFR‑пиками; сильные спектральные признаки молодых звёзд (P‑Cygni, UV‑линии O/WR). 8) Коротко по критериям/порогам - Широкие линии: FWHM≳103{\rm FWHM}\gtrsim10^3FWHM≳103 км/с → AGN. - L2−10 keV≳1042L_{2-10\,\rm keV}\gtrsim10^{42}L2−10keV≳1042 эрг/с → почти наверняка AGN. - Наличие [NeV][NeV][NeV] или корональных линий → AGN. - Сильные PAH и низкие BPT‑отношения → звёздообразовательная активность. Комбинируйте несколько методов (оптика BPT + X‑лучи + ИЧ/радио + вариабельность/IFU) — это даёт надёжное различие между аккрецией на SMBH и интенсивным звёздообразованием.
1) Оптические эмиссионные линии (BPT-диагностика)
- Соотношения: [OIII]λ5007/Hβ[OIII]\lambda5007/H\beta[OIII]λ5007/Hβ против [NII]λ6584/Hα[NII]\lambda6584/H\alpha[NII]λ6584/Hα, [SII]/Hα[SII]/H\alpha[SII]/Hα, [OI]/Hα[OI]/H\alpha[OI]/Hα.
- Разделительные кривые: Кауффманн (звёздообразование vs композит) и Кевли — примеры:
log[OIII]Hβ=0.61log[NII]Hα−0.05+1.3, \log\frac{[OIII]}{H\beta}=\frac{0.61}{\log\frac{[NII]}{H\alpha}-0.05}+1.3,
logHβ[OIII] =logHα[NII] −0.050.61 +1.3, log[OIII]Hβ=0.61log[NII]Hα−0.47+1.19. \log\frac{[OIII]}{H\beta}=\frac{0.61}{\log\frac{[NII]}{H\alpha}-0.47}+1.19.
logHβ[OIII] =logHα[NII] −0.470.61 +1.19. - Высокие значения log([OIII]/Hβ)\log([OIII]/H\beta)log([OIII]/Hβ) и log([NII]/Hα)\log([NII]/H\alpha)log([NII]/Hα) указывают на жёсткую ионизацию AGN; HII‑регии дают низкие значения.
2) Широкие линии и профили
- Наличие широких бальмеровских линий (ширина FWHM≳103{\rm FWHM}\gtrsim 10^3FWHM≳103 км/s) — прямой признак активного ядра (широкая линия от БЛР).
- Узкие линии с большими скоростными дисперсиями (FWHM∼несколько×102{\rm FWHM}\sim{\rm несколько}\times10^2FWHM∼несколько×102 км/s) и сдвигами/двойными компонентами могут указывать на NLR/аутфлоу AGN, тогда как звёздообразование обычно даёт более узкие симметричные линии.
3) Рентгеновские признаки
- Жёсткое (hard) X‑излучение с power‑law спектром и быстрые вариации (дни–месяцы) — AGN.
- Высокая X‑люминесценция: если L2−10 keV≫1041–42L_{2-10\,\rm keV}\gg 10^{41\text{–}42}L2−10keV ≫1041–42 эрг/с, скорее AGN (для сравнения, вклад от SFR примерно пропорционален SFR: LX∼few×1039 (SFR/M⊙ yr−1)L_X\sim{\rm few}\times10^{39}\,(SFR/M_\odot\,yr^{-1})LX ∼few×1039(SFR/M⊙ yr−1) эрг/с).
- Наличие железного Kα‑линейки при 6.46.46.4 keV и сильной поглощённости (Compton‑thick) — типично для AGN.
4) Инфракрасные и средне‑ИЧ признаки
- Спектр горячего пыльного компонента (силовой закон/плато в ближнем ИЧ) и ослабленные PAH‑фичи — AGN. Звёздообразование даёт сильные PAH‑эмиссии.
- Высокоэнергетические узкие линии, напр. [NeV][NeV][NeV] (14.3, 24.3 μm) — практически однозначно AGN.
- Цвета WISE: например W1−W2≳0.8W1-W2\gtrsim0.8W1−W2≳0.8 (Vega) часто выделяют AGN.
5) Радио
- Компактный, плоско‑спектральный, высокотемпературный (TbT_bTb ) источник, обнаруживаемый VLBI — AGN (ядерный джет/кор).
- Расширенная синхротрон/термическая эмиссия, связанная с SNe и HII — типично для звёздообразования; спектр обычно круче.
6) Вариабельность и поляризация
- Быстрая вариабельность (дни–годы) в оптике/Х‑лучах/ИЧ — AGN.
- Наблюдение широких линий в поляризованном свете у типа 2 — скрытое (обсёрнутное) AGN.
7) Пространственное распределение и IFU‑спектроскопия
- AGN: ионизационные конусы, NLR на масштабах сотен—тысяч пк, резкие границы и высокие индексы ионизации.
- Звёздообразование: рассеянная, связанная с HII‑регионaми и локальными SFR‑пиками; сильные спектральные признаки молодых звёзд (P‑Cygni, UV‑линии O/WR).
8) Коротко по критериям/порогам
- Широкие линии: FWHM≳103{\rm FWHM}\gtrsim10^3FWHM≳103 км/с → AGN.
- L2−10 keV≳1042L_{2-10\,\rm keV}\gtrsim10^{42}L2−10keV ≳1042 эрг/с → почти наверняка AGN.
- Наличие [NeV][NeV][NeV] или корональных линий → AGN.
- Сильные PAH и низкие BPT‑отношения → звёздообразовательная активность.
Комбинируйте несколько методов (оптика BPT + X‑лучи + ИЧ/радио + вариабельность/IFU) — это даёт надёжное различие между аккрецией на SMBH и интенсивным звёздообразованием.