Peneliti mengungkap perubahan geometri dan kinematika wilayah garis lebar pada inti galaksi aktif

Feng Haicheng dari Observatorium Yunnan di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, bersama dengan kolaboratornya, telah memajukan studi tentang evolusi geometris dan kinematik wilayah garis lebar (BLR) dalam inti galaksi aktif (AGN). Studi ini dipublikasikan di Majalah Astrofisika.

AGN adalah salah satu objek paling terang di alam semesta, yang didorong oleh akumulasi materi di dalamnya lubang hitam supermasif (SMBH) di pusatnya. BLR, yang terletak di dekat SMBH, adalah wilayah gas terionisasi berkecepatan tinggi yang bertanggung jawab untuk menghasilkan garis emisi luas dalam spektrum optik ultraviolet dan AGN.

Garis-garis ini, dengan lebar lebih dari 1.000 km/s, dihasilkan oleh fotoionisasi yang didorong oleh radiasi dari piringan akresi. Memahami geometri dan kinematika BLR sangat penting untuk menyelidiki proses fisik dalam AGN dan memperkirakan secara akurat massa pusat lubang hitamnya.

Secara teori, gas BLR dapat menunjukkan pergerakan virial atau aliran masuk karena gravitasi SMBH, atau aliran keluar yang didorong oleh tekanan radiasi. Aliran modal keluar diperkirakan akan lebih besar pada AGN dengan tingkat akumulasi tinggi. Namun, bukti observasi yang mendukung hal ini beragam. Salah satu penjelasan yang mungkin adalah bahwa sifat ionisasi BLR bervariasi tergantung pada AGN, yang mempengaruhi dampak tekanan radiasi pada gas.

Untuk menyelidiki hal ini, para peneliti mengusulkan untuk mempelajari satu AGN dalam kondisi kecerahan berbeda untuk menghilangkan ketidakpastian yang disebabkan oleh variasi sumber-ke-sumber. Sejak tahun 2020, para peneliti telah melakukan kampanye pemetaan gaung (RM) selama empat tahun pada AGN NGC 4151 yang terkenal dengan aspek perubahan menggunakan teleskop 2,4 meter milik Observatorium Lijiang.

Temuan mereka mengungkapkan stratifikasi yang jelas di BLR NGC 4151, dengan garis emisi berbeda yang berasal dari wilayah radial berbeda di dalam BLR.

Selain itu, para peneliti mengamati fenomena yang tidak biasa, “efek anti-pernapasan,” di NGC 4151. Menurut model konvensional, peningkatan luminositas AGN akan menyebabkan radius BLR meluas, menyebabkan garis emisi lebar menjadi lebih panjang. penundaan (dikenal sebagai “efek pernapasan”).

Namun, pengamatan mereka menunjukkan hal sebaliknya: seiring dengan meningkatnya kecerahan AGN, waktu tunda garis emisi lebar menjadi lebih pendek. Efek anti-pernapasan ini mungkin terkait dengan penundaan waktu antara variasi kontinum ultraviolet dan optik pada AGN.

Analisis lebih lanjut terhadap penundaan waktu yang diselesaikan dengan kecepatan menunjukkan perubahan signifikan dalam geometri dan kinematika BLR di NGC 4151 dalam skala waktu kurang dari satu tahun. Perubahan yang cepat ini tidak dapat sepenuhnya dijelaskan oleh distribusi gas yang tidak homogen, variasinya tekanan radiasiatau perubahan pada bidang radiasi pengion saja.

Temuan ini menunjukkan bahwa sifat fisik BLR lebih kompleks dari perkiraan sebelumnya dan mungkin dipengaruhi oleh berbagai mekanisme yang bekerja bersama-sama.