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The true nature of LINER galaxies, weak AGN or strong stars

Singh, Robert Artur

German Title: LINER Galaxien, schwache AGN oder heiße Sterne

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Abstract

Galaxies consist of dark matter, stars, dust and substantial amounts of mostly hydrogen gas and other elements. A particular sub-class of galaxies are those which exhibit low-ionisation nuclear emission line regions (LINERs) whose spectra predominantly show emission lines from weakly ionised atoms. When first identified in 1980, it was clear that the necessary radiation field had to be different than stemming from all previously known galaxies with an accreting super massive black hole, i.e. with an active galactic nucleus (AGN). Various explanations were put forward, ranging from shock-ionisation, via young hot stars, to the favoured ionisation by low-luminosity AGNs. The latter explanation has since become generally accepted. The analysis is based on a new dataset that combines, for the first time, a complete spectral and spatial view on galaxies, whereas before either the spatial component was missing or spectral coverage for the LINER diagnostic was insufficient. All regions across all individual galaxies are classified based on the standard emission line ratio diagnostic (BPT) and show that regions with LINER-like emission at larger galactocentric radial distances show a significant excess in flux than what would be expected from AGN illumination. Furthermore evidence in support of the hypothesis of ionisation by hot old (post-AGB) stars is obtained. These results have two immediate consequences: it necessitates a substantial revision of previous work on properties of AGN and their host galaxies where LINERs were assumed to be fully powered by the accreting black hole, and secondly it also implies a possible simplification for unified models of black hole accretion and feedback. In conclusion, our data rejects the low-luminosity AGN explanation as the sole ionisation mechanism in LINER galaxies and supports the hypothesis of ionisation by hot old stars.

Translation of abstract (German)

Galaxien bestehen aus dunkler Materie, Sternen, Staub und großen Mengen an Gas. Eine besondere Klasse von Galaxien sind jene, deren Gas Emissionslinienspektren von schwach ionisierten Elementen im Galaxienzentrum aufweisen, sogenannte LINER Galaxien. Mit der Entdeckung dieses Galaxientyps Anfang der 1980er Jahre konnten alle bis dahin bekannten aktiven galaktischen Kerne (AGNs), die durch Akkretion von Materie auf das zentrale schwarze Loch hochenergetische Strahlung aussenden, zweifelsfrei als Ursache für die Ionisation ausgeschlossen werden. Alternative Erklärungsversuche gingen von Stoßionisation über junge heiße Sterne bis hin zum allgemein akzeptieren AGN Model mit geringer Leuchtkraft. Diese Arbeit basiert auf neuen Beobachtungsdaten, welche zum ersten mal zwei wesentliche Aspekte für eine Vielzahl von Galaxien verbindet und es erlaubt das gesamte optische Spektrum für jeden Bildpunkt der räumlich aufgelösten Galaxien zu untersuchen. Gebiete mit LINER Emission werden anhand der Standardklassifizierung durch Emissionslinienverhältnisse (BPT) identifiziert. Diese Arbeit zeigt, dass die singuläre Strahlungsquelle einer AGN die beobachtbaren LINER Signaturen nicht vollständig erklären kann, was bedeutet, dass dieses Modell als alleinige Ionisationsquelle ausgeschlossen werden kann. Zudem werden weitere Ergebnisse präsentiert, welche die Hypothese stützen, dass diese Gebiete durch heiße alte (post-AGB) Sterne ionisiert werden. Diese Ergebnisse implizieren zudem, dass frühere Studien, welche sich mit den Eigenschaften von AGNs und deren Wirtsgalaxien beschäftigten, revidiert werden müssen, da diese unter der Annahme verliefen, dass LINER Galaxien ein Teil der AGNs sind. Dieser Wegfall ermöglicht außerdem eine Vereinfachung für Vereinheitlichungsmodelle von AGNs und deren Akkretionsscheiben. Es lässt sich abschließend sagen, dass unsere Daten gegen das AGN Modell und für eine Ionisation durch heiße alte Sterne sprechen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Jahnke, Dr. Knud
Place of Publication: Heidelberg
Date of thesis defense: 4 February 2015
Date Deposited: 09 Mar 2015 11:25
Date: 2015
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
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