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Mid-infrared interferometry of nearby Active Galactic Nuclei

Tristram, Konrad R. W.

German Title: Interferometrie von nahen aktiven galaktischen Kernen im mittleren Infrarot

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Abstract

Active galactic nuclei are powered by the accretion of matter onto supermassive black holes in the centre of galaxies. In unified schemes, warm, obscuring dust and gas in a torus play a major role for the different manifestations of such nuclei. The differences are thought to depend on the viewing angles with respect to the dust distribution, which absorbs the nuclear light and re-emits it in the infrared. The scientific goal of this thesis is to reveal the nature of the nuclear mid-infrared source in a few nearby active galaxies in order to explore the innermost dust distribution on parsec scales. As this requires angular resolutions of < 20 mas, interferometric observations with the MIDI instrument at the Very Large Telescope Interferometer were performed. The primary target is the Circinus galaxy, a prototype Seyfert 2 galaxy. The modelling of the interferometric data revealed that warm dust (T ~ 300 K) is located in two components: in a disk with a radius of 0.2 pc and in a larger, geometrically thick and clumpy torus extending out to 1 pc. The size, orientation and temperature of this configuration are in agreement with the long sought dusty torus of Seyfert galaxies. The mid-infrared emission in the radio galaxy Centaurus A is of a totally different nature. The bulk of its emission comes from an unresolved synchrotron core, most likely the foot of the jet. Only about 30% of the mid-infrared flux originates in an extended distribution of warm dust. Three further targets observed by MIDI (Mrk 1239, MCG-05-23-016 and 3C 273) are basically unresolved, only allowing upper limits on the size of their dust distributions. Although the completely new observations in general confirm the concept of unification, significant discrepancies between the observations and very simple models occur which need to be quantified by further (interferometric) observations. This may lead to a revision of the most simple unified schemes.

Translation of abstract (German)

Aktive galaktische Kerne werden durch die Akkretion von Materie auf ein supermassereiches Schwarzes Loch angetrieben. In vereinheitlichenden Modellen werden die unterschiedlichen Erscheinungsformen solcher Kerne durch verschiedene Blickwinkel bezüglich von warmem Staub und Gas, die den Kern in einem Torus umgeben, erklärt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Emission aktiver Kerne im mittleren Infrarot, um die Eigenschaften der zentralen Staubverteilung auf Größenordnungen von einem Parsec zu erforschen. Um die notwendige Winkelauflösung im Bereich von weniger als 20 Milli-Bogensekunden zu erreichen, wurden interferometrische Beobachtungen mit dem Instrument MIDI am Very Large Telescope Interferometer durchgeführt. Hauptstudienobjekt dieser Arbeit ist die Circinus Galaxie, eine typische Seyfert 2 Galaxie. Die Modellierung der interferometrischen Daten ergibt, daß sich der warme (T ~ 300 K) Staub in zwei Komponenten befindet: in einer Scheibe mit einem Radius von 0.2 pc und in einem größeren, dicken und klumpigen Torus mit 2 pc Durchmesser. Die Größe, die Orientierung und die Temperatur dieser Anordnung bestätigen die Präsenz des lange vermuteten Staubtorus der Seyfert Galaxien. Von ganz anderer Natur ist die Quelle in der Galaxie Centaurus A. Der Hauptteil der Emission im mittleren Infrarot stammt von einer unaufgelösten Synchrotronquelle, vermutlich dem Fußpunkt des Radiojets. Nur etwa 30% des Flusses stammen von einer ausgedehnten Staubverteilung. Drei weitere Objekte sind im Wesentlichen unaufgelöst und ermöglichen so nur die Bestimmung oberer Grenzen für die Größe ihrer Staubverteilungen. Obwohl die neuen Beobachtungen das Konzept der Vereinheitlichung von aktiven galaktischen Kernen bestätigen, treten signifikante Unterschiede zu einfachen Modellen auf. Diese Diskrepanzen müssen durch weitere (interferometrische) Beobachtungen untersucht werden und können Verbesserungen an den einfachsten vereinheitlichenden Modellen erfordern.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Meisenheimer, Prof. Dr. Klaus
Date of thesis defense: 25 July 2007
Date Deposited: 28 Aug 2007 12:24
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Astronomy
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Aktiver galaktischer Kern, Seyfert-Galaxie, Schwarzes Loch, Torus, Interstellarer Staub, Infrarotemission, Interferometrie, OLBI
Uncontrolled Keywords: active galactic nucleus , Seyfert galaxy , black hole , torus , interstellar dust , infrared emission , interferometry, OLBI
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