Estudio de Galaxias Hiperluminosas en el Infrarrojo con el observatorio de rayos X XMM-Newton

ngel Ruiz CamuasInstituto de Fsica de Cantabria (CSIC-UC)22 de Febrero de 2007

Introduccin

LIRGs -> LIR > 1011 LLuminosidad bolomtrica dominada por emisin IR.

Descubiertas por el satlite IRAS.

ULIRGs -> LIR > 1012 LMuy numerosas en exploraciones profundas en IR.

Dominan formacin estelar del Universo.

HLIRGs -> LIR > 1013 LFuentes persistentes ms luminosas del Universo.

Origen de su luminosidad IR an desconocido.

Ncleos Galcticos Activos (AGN)

Regin compacta en el centro de una galaxia con una lumino-sidad muy elevada en todo el espectro electromagntico (radio-rayos X).

Acrecin de materia en un agujero negro central super-masivo (108-109 M).

3c273Distribucin espectral de energia

Ncleos Galcticos Activos (AGN)

Regin compacta en el centro de una galaxia con una lumino-sidad muy elevada en todo el espectro electromagntico (radio-rayos X).

Acrecin de materia en un agujero negro central super-masivo (108-109 M).

3c273Distribucin espectral de energia

Galaxias Starburst (SBG)

Galaxias con brotes de formacin estelar.

Luminosidad IR muy elevada debido al reprocesamiento de la emisin UV de estrellas jvenes por el polvo.

M82Distribucin espectral de energa

Observatorio XMM-Newton

Tres telescopios de rayos X, formados por 58 espejos concntricos tipo Wolter.

rea colectora total ~0.5 m2.

Tres cmaras EPIC (resolucin angular y espectral media), sensibles entre 0.2 y 12 keV.

Espectrmetros RGS (gran resolucin espectral), sensibles por debajo de ~2 keV.

Telescopio OM, sensible en el visible y UV.

HLIRGs

~50 HLIRGs detectados, ~100-200 en todo el cielo con flujo a 60 mm por encima de 200 Jy.

Laboratorios nicos para investigar fenmenos de formacin estelar extrema (~1000 M/ao) y su conexin con agujeros negros supermasivos.

Conexin evolutiva: QSO ULIRG HLIRG.

Contribucin al fondo csmico de rayos X e IR.

HLIRGs

Tres hiptesis:

Extremo ms luminoso de los ULIRGs: starburst y/o AGN provocadas por interacciones o fusiones entre galaxias.

Galaxias muy jvenes observadas durante su mayor episodio de formacin estelar.

Emisin IR por otro mecanismo: v. g. fase evolutiva transitoria de los QSO, muy luminosa en el IR.

Muestras de HLIRGs

Sub-muestras de Rowan-Robinson (2000)Farrah et al. 2002:
11 HLIRGs detectados en surveys en FIR o sub-mm. Muestra completa, homognea y no sesgada hacia AGN.

Muestra XMM:Todas los HLIRGs observados por XMM-Newton (hasta Diciembre de 2004), con redshift menor que ~2.
(14 fuentes, 6 de Farrah et al. 2002)

Resultados previos sugieren que algunas fuentes se encuentran muy oscurecidas y la emision X directa no es detectada: fuentes Compton-Thick.

Muestras de comparacin: Franceschini et al. 2003 (ULIRGs), Stevens et al. 2005 (HLIRGs alto z).

Muestra XMM

Galaxia SBAGN tipo 2AGN tipo 1

Objetivos

Determinar la contribucin relativa de AGN y SB a la luminosidad bolomtrica y su interre-lacin.

Buscamos en los espectros en rayos X:Emisin dura (2-10 keV) no trmica.

Emisin blanda (0.2-2 keV) trmica.

Rasgos de absorcin y lineas de emisin.

Caractersticas diferentes en AGN y SB

Espectros X (EPIC)

IRAS 00182-7112

IRAS 09104+4109

PG 1206+459

PG 1247+267

IRAS F14218+3845

IRAS 12514+1027

IRAS F12509+3122

IRAS F15307+3252

IRAS 16347+7037

IRAS 18216+6418

Anlisis espectral

Galaxia SBAGN tipo 2AGN tipo 1

NTH: modelo no trmicoTH: modelo trmico.LINE: lnea de emisin FeKa

Discusin (I)

Luminosidad Infrarroja

Luminosidad 2-10 keV no trmica

Misma tendencia que
AGN-dominated ULIRGs

Exceso IR sistemtico

Discusin (I)

Dos hiptesis:Exceso FIR debido a starburst.

Diferencia intrnseca entre SED estndar de QSO y la de HLIRGs.

Discusin (II)

Contribucin de AGN y SB a la emisin IRRowan-Robinson (2000)

Discusin (II)

Cociente luminosidad X / IR en QSO cercanosElvis et al. (1994)

IR

X

Discusin (II)

Contribucin relativa del AGN a la luminosidad IR

Mediante datos de XMM-Newton y SED de QSO

Mediante modelo de IR SED

Subestimacin sistemtica de la contribucin del AGN

Diferencia entre QSO SED y HLIRGs SED

Discusin (III)

Luminosidad 2-10 keV no trmica

Luminosidad 0.5-10 keV trmica

Cuatro fuentes con emisin trmica.

Solo una fuente con emisin asociada a SB.

Discusin (IV)

Redshift

LNTH(2-10 keV) / LIR

SFR

Limite HLIRGs

Limite sensibilidad IRAS

Evolucin en SFR debida a un efecto de seleccin.

RX/IR ~constante con z Relacin fsica entre AGN y SB.

Conclusiones

Fuentes con propiedades en rayos X muy heterogneas.

En todos los HLIRGs detectados su espectro X esta dominado por la emisin de un AGN.

Emisin X dura sistemticamente por debajo de la esperada para un QSO de la misma luminosidad IR. Quiz debido a diferencia intrnseca entre AGN y HLIRGs.

Cinco fuentes con emisin trmica. Cuatro asociadas a AGN y una a SB.

RX/IR constante con redshift, sugiriendo que AGN y SB estn fsicamente conectados.

???Pgina ??? (???)29-09-2011, 17:07:12Pgina / FuenteTipozModelo IRA.R.DEC.IRAS F00235+1024SB0.575A + S00 26 06.5+10 41 32IRAS 07380-2342SB0.292A + S07 40 09.8-23 49 58IRAS 00182-7112QSO 20.327S + A00 20 34.7-70 55 27IRAS 09104+4109QSO 20.442A09 13 45.4+40 56 28IRAS 12514+1027Seyfert 20.3S + A12 54 00.8+10 11 12IRAS F15307+3252QSO 20.926A + S15 32 44.0+32 42 47PG 1206+459QSO1.158A12 08 58.0+45 40 36PG 1247+267QSO2.038A12 50 05.7+26 31 08IRAS F12509+3122QSO0.780A + S12 53 17.6+31 05 50IRAS 13279+3401QSO0.36A + S13 30 15.3+33 46 29IRAS 14026+4341QSO 1.50.323A + S14 04 38.8+43 27 07IRAS F14218+3845QSO1.21S + A14 23 55.0+38 32 14IRAS 16347+7037QSO1.334A + S16 34 28.9+70 31 33IRAS 18216+6418QSO0.297A + S18 21 57.3+64 20 36

???Pgina ??? (???)29-09-2011, 17:07:12Pgina / FuenteModeloKBT (keV)Log LNTHLog LTHIRAS F00235+1024No detectada-< 42.4-IRAS 07380-2342No detectada-< 42.5-IRAS 00182-7112LINE + NTH-44.8< 41.9IRAS 09104+4109TH + LINE + NTH3.1+0.4-0.345.344.5IRAS 12514+1027TH + NTH0.35+0.17-0.0743.343.8IRAS F15307+3252NTH-45.5< 43.1PG 1206+459NTH-45.1< 44.0PG 1247+267TH + NTH0.49+0.23-0.1745.945.5IRAS F12509+3122TH + NTH0.210.0344.343.8IRAS 13279+3401No detectada-< 42.1-IRAS 14026+4341No detectada-< 42.6-IRAS F14218+3845NTH-44.6< 43.8IRAS 16347+7037NTH1.530.1846< 45.7IRAS 18216+6418TH + NTH0.49+0.09-0.0845.645.1

???Pgina ??? (???)29-09-2011, 17:07:12Pgina /