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Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica CosmicaIstituto di Fisica dello Spazio Interplanetario

Roma, 15 dicembre 2003Luigi Spinoglio - IFSI

Emissione infrarossa di galassie attive: formazione stellare vs

agnLuigi Spinoglio IFSI-CNR, Roma

• la spettroscopia IR per separare i meccanismi di emissione in galassie: Nucleo Attivo Burst di Formazione Stellare

• cosa si può fare con la fotometria IR: ruolo svolto da IRAS e ISO futuro di SIRTF e Herschel

• perchè è importante l’emissione IR ?


Luigi Spinoglio - IFSI

Il campione di galassie a 12m [Spinoglio,Malkan 1989 ApJ;

Rush,Malkan, Spinoglio 1993,ApJS]:

- Grande (893 galaxies)

- Contiene il più esteso campione di galassie attive nell’Universo Locale

(53 Seyfert type 1; 63 Seyfert type 2; 29 LINERs; 38 Starburst galaxies)

- completo (a 0.3 Jy a 12m)

- privo degli effetti di selezione delle survey UV e FAR-IR.

- miglior campione per rappresentare l’ UNIVERSO LOCALE per studi cosmologici

Satellite IRAS Galassie: FORTI EMETTITORI IR

nuova popolazione di galassie (IR Bright galaxies)

IRAS utilizzato per selezionare galassie a 60 e 12 m:

A 60m: la selezione privilegia oggetti “dusty” starburst/IRBs

Roma, 15 dicembre 2003

A 12m c’è una frazione constante del flusso bolometrico sia per galassie attive (1/5 di FBOL) che galassie normali (1/14 of FBOL).



a 12m è come selezionare a un flusso limite bolometrico



ISO: Decomposizione spettrale delle componenti Attive e Quiescenti :

[Spinoglio Andreani & Malkan 2002,ApJ,572,105]

• galassie normali = componente di cirro minima formazione stellare recente• Starburst massima formazione stellare recente

Seyfert pura starburst puro mancanza di polvere freddaSeyfert 2’s: due tipi:

A: starburst like

B: cirrus like

ISO

IRAS

I dati ISO aiutano a separare i meccanismi di emissione :

Galassie Normali : polvere fredda

Starburst: forte eccesso a 60µm

AGNs: polvere calda, basso eccesso a 60µm




Spettroscopia infrarossa di galassie attive

1. nucleo attivo (nella Narrow Line Region e Coronal L.R.)

2. burst di formazione stellare (nucleare e/o circumnucleare)

3. Presenza di regioni di fotodissociazione (PDRs)



Sono dovute all’emissione di gas eccitato dal continuo ionizzante prodotto da:

Le righe di struttura fine nel medio e lontano IR sono state misurate per la prima volta da ISO in galassie attive.



righe di struttura fine del MID- & FAR-INFRARED tracciano:

[Spinoglio & Malkan 1992,ApJ,399,504]

IONIZATION

DENSITY

densità: 102-107

• potenziale di ionizzazione : 0-150eV (NIR fino a 400eV)Diagrammi

diagnostici per le regioni di emissione in galassie:

NLR, ILR, CLR (near-IR)

DIAGRAMMA ISO-LWS

[CII]158m/[OI]63m vs [OIII]88m/[OI]63m.

Seyfert 1s

Seyfert 2s

(+ componente starburst)

galassie starburst

Campione di galassie vicine normali



starburst models

modelli di Regioni di fotodissociazione

AGN models

DIAGRAMMA ISO-SWS [NeVI]7.6m/[OIV]25.9m vs [NeV]14.3m}/[NeV]24.3m

Righe prodotte solo nel mezzo fortemente ionizzato degli AGN e non da fotoionizzazione da stelle

Seyfert 1s: (NGC1365, NGC4151, Tol0109), Seyfert 2s (MKN~3, Cen A, Circinus, NGC1068, PKS2048) e NLXR galaxies (NGC5506, NGC7582). La griglia sovrapposta rappresenta modelli di NLR di AGN con spettro ionizzante di indice spettrale =-1.0 e diverse densità e parametri di ionizzazione



[Malkan, Spinoglio et al 2003, in preparation]

[NeVI] 7.6m/[OIV] 25.9m traccia la ionizzazione[NeV] 14.3m/ [NeV] 24.3m traccia la densità

ionization

density



3. Big Blue Bump + in tutti i casi:- starburst nucleare(log

U=-3.5) - starburst ring (log U=-

2.5)

2. continuo originale (Pier et al. 1994)

NGC1068: Spettro 0.1-160m

Risultati del fit usando 3 diversi continui ionizzanti:

1. AGN: continuo ionizzante assorbito (Alexander et al.2000)

[Spinoglio et al 2003, in preparation]



Lavoro futuro:

OSSERVAZIONI di galassie ed AGN a 0.02<z<1 :

Utilizzo di SIRTF = Space IR Telescope Facility – NASA

Legacy Surveys + Guest ObservationsPreparazione di osservazioni con Herschel (ESA)

MODELLI:

1. Affiancare ai modelli di fotoionizzazione i modelli del continuo (1-200m) delle galassie (e.g. DUSTY)

2. Utilizzo di un modello “montecarlo” in tre dimensioni per riprodurre in modo consistente righe e continuo di sistemi complessi (collaborazione con UCL – Londra)



I dati ISO sono stati usati per predire le distribuzioni energetiche spettrali (SED) ed i conteggi delle galassie ad alto redshift:

Le SED osservate di: Seyfert 1’s, Seyfert 2’s, Starburst, galassie normali e Quasars sono state fatte evolvere all’indietro nel tempo usando le LOCAL LUMINOSITY FUNCTIONS e la loro presunta EVOLUZIONE

Per le QSOs: EVOLUZIONE è ben nota, ma le SED sono incerte

Per le Seyfert e starburst locali le SED sono ben definite, ma l’evoluzione è incerta.

PREDIZIONI DI CONTEGGI E SED x SIRTF e Herschel

A quale redshift queste galassie saranno rivelate ?

Dipende fortemente dalla loro EVOLUZIONE



[Andreani Spinoglio & Malkan 2003, ApJ, 597,759]



Diagrammi colore-colore di oggetti osservati in survey multifrequenza IDENTIFICAZIONE & CLASSIFICAZIONE

[4.5 - 8] vs [8 -24] &

[8 -24] vs [24 - 70]

quasars

Seyfert 1’s

Seyfert 2’s

Starburst

Normal’s[Andreani Spinoglio & Malkan 2003,ApJ,597,759]


Roma, 5-6 novembre 2003Luigi Spinoglio - IFSI

AGN ioniziong continuum: a: big “hole” (Alexander et al.2000) b: “classical” (Pier et al.1994) c: big blue bump (BH accretion disc)

Starburst ioniziong continuum: a: instantaneous 5 Myrs b: continuous 5 Myrs c: continuous 50 Myrs

Nuclear activity

Infrared color-color diagrams:

Powerful tools to measure nuclear activity in galaxies



[Spinoglio et al 1995,ApJ,453,616]

Infrared color-color diagrams:

Powerful tools to discriminate different types:

Type1

Type2

Starburst



[Spinoglio et al 1995,ApJ,453,616]



[Andreani Spinoglio & Malkan 2003,ApJ,in press]

Expected counts of AGNs:

• 10^3 – 10^4 Seyfert galaxies

•10^4 – 10^5 Starburst galaxies

can be detected by

• SIRTF 4, 8, 24

• Herschel 75, 110, 179 m

in 0.3-1 deg2

How many galaxies will SIRTF & HERSCHEL detect ?



The IR spectrum (2-200µm) of NGC1068:

AGN + nuclear starburst + starburst ring (at 15” from the center)[Spinoglio, Malkan, Smith, Fischer 2003, in preparation]



First determination of the 12m Local Luminosity Function

a first approximation to the Bolometric Luminosity Function

[Rush, Malkan & Spinoglio 1993, ApJS, 89,1]

ISO 120-150-170-180 -200m photometry on 90 galaxies belonging to the 12m sample :

•29 Seyfert 1’s

•35 Seyfert 2’s

•12 Starburst

•14 normal galaxies




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