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The Mid-Infrared - hard X-ray correlation in Active Galactic Nuclei

Horst, Hannes

German Title: Die Korrelation zwischen Mittinfrarot- und Roentgenleuchtkraft in Aktiven Galaktischen Kernen

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Abstract

The cornerstone of the unified scenario for active galactic nuclei (AGN) is the existence of an obscuring torus. While the unified scenario has proven very successful, little is known about the physical state of the torus itself. In this work, we present high spatial resolution mid-infrared (MIR) imaging of 25 nearby AGN. We investigate the correlation between the rest frame 12.3 micron and absorption corrected 2-10 keV luminosities. Since the X-rays originate in the accretion disc and the MIR continuum is accretion disc radiation reprocessed in the torus, this enables us to constrain the torus geometry. We find a strong and highly significant correlation between both luminosities with L_MIR ~ L_X^(1.04 +- 0.04). Furthermore, we find that with a probability of 97 %, type I and type II AGN have the same luminosity ratio L_MIR / L_X. The high spatial resolution of our MIR imaging allows us to exclude any significant non-torus contribution to the AGN mid-IR continuum, thereby implying that the similarity in the L_MIR / L_X ratio between type Is and type IIs is intrinsic to AGN. We argue that this is best explained by clumpy torus models. The slope of the correlation is in good agreement with the expectations from the unified scenario and indicates little to no change of the torus geometry with luminosity. In addition, we demonstrate that the high angular resolution is crucial for AGN studies in the IR regime.

Translation of abstract (German)

Der wichtigste Baustein des vereinheitlichten Modells fuer aktive galaktische Kerne (active galactic nuclei - AGN) ist die Existenz eines absorbierenden Torus. Das vereinheitlichte Modell hat sich in den letzten Jahren als sehr erfolgreich erwiesen; ueber die physikalischen Eigenschaften des Torus wissen wir jedoch nach wie vor sehr wenig. In dieser Arbeit praesentieren wir raeumlich hochaufgeloeste Mittinfrarot (MIR)-Bilder von nahen AGN und untersuchen die Korrelation zwischen der - auf das Ruhesystem des jeweiligen Objekts bezogenen - 12.3 micron- und der absorptionskorrigierten 2-10 keV-Leuchtkaft. Da die Roentgenstrahlen von der Akkretionsscheibe stammen und das Mittinfrarotkontinuum im Wesentlichen vom Torus emittiert wird, wo ein Teil der Strahlung von der Akkretionsscheibe reprozessiert wird, ermoeglicht uns diese Methode die Geometrie des Torus zu untersuchen. In unser Untersuchung finden wir eine starke Korrelation zwischen diesen beiden Leuchtkraeften mit L_MIR ~ L_X^(1.04 +- 0.04). Ausserdem ergeben unsere Daten, dass AGN vom Typ I und vom Typ II mit einer Wahrscheinlichkeit von 97 % das gleiche mittlere Leuchtkraftverhaeltnis L_MIR / L_X haben. Da es uns die hohe raeumliche Aufloesung unserer Beobachtungen erlaubt, signifikante Beitraege von Stoerquellen auszuschliessen, ist diese Aehnlichkeit zwischen Typ I- und Typ II-AGN sehr wahrscheinlich echt. Wir interpretieren dies als einen starken Hinweis auf Klumpigkeit des absorbierenden Mediums. Die Steigung der Korrelation befindet sich in guter Uebereinstimmung mit den Vorhersagen des vereinheitlichten Modells und impliziert, dass sich die Geometrie des Torus bestenfalls geringfuegig mit der Leuchtkaft eines AGN aendert. Darueber hinaus demonstrieren wir die ausserordentliche Bedeutung von hoher raeumlicher Aufloesung fuer Infrarotstudien von AGN.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Tscharnuter, Prof. Werner M.
Date of thesis defense: 6 February 2008
Date Deposited: 28 Feb 2008 16:44
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > Institute of Theoretical Astrophysics
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Astronomie, MIR <Physik>, Astrophysik, Galaxie, Astrophotometrie
Uncontrolled Keywords: Aktive Galaktische Kerne , RoentgenastronomieActive Galactic Nuclei , Galaxies , Astronomy , Infrared astronomy , X-ray astronomy
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