通过X射线荧光辐射研究活动星系核的“尘埃环”

The dusty gas around active galactic nuclei (AGN) is the key element of understanding different types of AGN. Recent infrared interferometric observations of AGN have revealed a two-component dust structure, composed of a compact disk and an elongated structure perpendicular to the disk, instead of the dusty torus as postulated in the traditional unification model. It shows that we need to rebuild the unification scheme. The properties of the dusty gas, including geometry, optical depth, and kinematic, are the key elements of the unification scheme. We propose to measure these properties using their X-ray fluorecent emission. The geometry and optical depth (column density) can be measured through comparing the observed FeKa/SiKa ratio with those simulated with two-component dusty gas models, while the kinematic information can be obtained from the line widths of fluorecent lines. These mesurements will provide the statistical information that is essential to rebuild the unification model of AGN.

活动星系核周围的尘埃气体是理解不同类型的活动星系核的核心要素。最近的红外干涉观测显示活动星系核周围的尘埃气体呈双成分结构，包括一个扁平盘和一个垂直于盘的更延展的结构，而不是传统的统一模型所假设的环状结构。这表明人们需要重构活动星系核的统一模型。尘埃气体的光深和动力学性质是当前红外干涉不能详细测量的物理量，是重构统一模型所必需的信息。我们计划通过X射线荧光辐射来研究活动星系核尘埃气体的几何，光深，和动力学性质，其中几何和光深性质可以藉由比较观测的FeKa/SiKa线比率与双成分模型的模拟结果来测量，而动力学性质可由FeKa和SiKa线宽得到。这些测量结果将提供重构活动星系核统一模型所必需的统计信息。

近年的红外干涉观测显示活动星系核周围的尘埃气体由多个不同的成分组成，包括一个扁平的盘和一个极轴方向的延展结构，远比传统统一模型所假设的尘埃环结构复杂。本项目通过X射线荧光线研究了活动星系核的极轴尘埃气体的X射线观测特征。我们数值模拟研究了不同情况的极轴尘埃风，并考虑了存在额外的盘成分的影响。我们发现低能的荧光线光子主要由尘埃风产生，沿极轴方向分布；高能的荧光线光子则由盘成分主导，沿盘方向分布。我们将模拟的形态结果与Circinus的观测的结果进行了比较，发现模拟的结果和观测一致。极轴尘埃风主导低能的散射谱，可以产生远比盘成分高的低能荧光线，很好地解释了观测的低FeKa/SiKa线比率。观测的硅荧光线相对宿主星系表现为蓝移，与辐射压导致的外流的尘埃风图景一致。这些结果表明活动星系核极轴尘埃气体是未来的X射线望远镜计划，包括极化观测计划的理想科学研究目标。我们也发现了一些新的X射线荧光线的应用方向，并进行了相关的研究。