Vientos en AGN

Búsqueda exhaustiva de vientos expulsados en núcleos activos de galaxias

Proyecto

En galaxias con núcleos activos (AGN, por sus siglas en inglés Active Galactic Nuclei), la principal fuente de energía es la conversión de energía potencial gravitatoria en radiación mediante la acreción de materia a un agujero negro supermasivo (Antonucci 1993). Esta radiación es altamente ionizante, y es capaz de ionizar el gas de su galaxia anfitriona hasta distancias de varios kilopársecs (1 parsec = 3.086x10^16 m) desde el centro. Las propiedades físicas y químicas de este gas ionizado pueden estudiarse mediante la técnica observacional de la espectroscopía (Sánchez et al. 2017). Se sabe que existe una conexión entre la actividad del AGN y los brotes de formación estelar en las partes interiores de algunas galaxias (e. g. Cid Fernandes et al. 2004, Torres-Papaqui et al. 2013), así como la evolución de las regiones más internas de la galaxia misma.

Los detalles de los mecanismos físicos responsables de esta relación son desconocidos, pero se sabe bien que están relacionados a procesos de retroalimentación, en los que parte del gas que acreta al AGN es reemitido al medio interestelar por medio de vientos (outflows en ingles, Maiolino et al. 2018) y chorros (jets en ingles, Coziol, Andernach & Torres-Papaqui 2017) de partículas relativistas. Estos outflows y jets son capaces de inyectar en el medio interestelar enormes cantidades de momento y energía (Longinotti et al. 2015; 2018), pudiendo tanto detener (retroalimentación negativa) como propiciar (retroalimentación positiva) la formación estelar, afectando de este modo la evolución de la galaxia anfitriona. Los outflows se pueden observar a lo largo del espectro electromagnético, desde los rayos X hasta radio (Zubovas & King 2012; Wagner et al. 2013).

Uno de los principales retos observacionales a la hora de estudiar el gas ionizado por AGN está en separar la contribución en el espectro observado del gas ionizado por radiación debida a estrellas masivas en regiones de formación estelar (llamadas regiones HII) circumnucleares. Otra limitante es la resolución espacial, ya que salvo para galaxias muy cercanas y usando los mayores telescopios existentes, es prácticamente imposible resolver espacialmente la distribución del gas y de las regiones de formación estelar a las escalas en que los AGN dominan el núcleo.

En el último lustro la situación ha mejorado sustancialmente con la nueva generación de instrumentos disponibles en los telescopios de clase de 8 metros a 10 metros. Fundamental ha sido la implementación de instrumentos de espectroscopía de campo integral (IFS, por las siglas en inglés de Integral Field Spectroscopy) de muy alta resolución, tanto espacial como espectral (Sánchez et al. 2014). Esta técnica consiste en obtener imágenes de manera tal que la luz de cada pixel espectral (abreviado como spaxel) pasa por un espectrógrafo. De esta forma podemos obtener la información espacial del objeto de estudio como en una imagen convencional, junto con la información fisicoquímica que aportan los espectros para cada spaxel de ella.

Gracias a la combinación de los datos de la tecnología de IFS y la técnica de corrección por beam smearing (Hussemann et al. 2016), que aprovecha las características de los datos IFS para separar la contribución espectral del AGN de la de sus galaxias de fondo. Ahora es posible estudiar las propiedades físicas y químicas del gas ionizado presente en las regiones nucleares de las galaxias con AGN. Con esto es posible detectar y caracterizar en mayor detalle la presencia y contribución de los mencionados mecanismos de retroalimentación. En el caso de los vientos producidos por el AGN, pueden estudiarse mediante las asimetrías presentes en las líneas de emisión. Otro de los principales enfoques de este proyecto será además el estudio de la composición química en las regiones circumnucleares de estas galaxias (Torres-Papaqui et al. 2012), evaluando los actuales métodos disponibles para ello, tanto los llamados métodos empíricos de líneas intensas, como los basados en modelos computacionales de fotoionización (Osterbrock & Ferland 2015; Ferland et al. 2017).

Mediante el uso de datos IFS de MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) instalado en el VLT (Very Large Telescope, 8 metros) y técnicas de análisis como la corrección por beam smearing podemos caracterizar las condiciones físicas y químicas del gas ionizado en las regiones circumnucleares y nucleares de galaxias cercanas con AGN (de la muestra del grupo AMUSING, All-weather MUse Supernova Integral field Nearby Galaxies). Podremos detectar la presencia de vientos y estudiar su cinemática, así como caracterizar la composición química del gas ionizado en estas regiones mediante el uso de métodos de líneas intensas y modelos de fotoionización.

Nuestro objetivo principal es aportar al entendimiento de los procesos de retroalimentación entre la formación estelar nuclear y los AGN en galaxias cercanas, en el marco de la evolución galáctica, separando espacial y espectralmente el AGN de las regiones de formación estelar nucleares, estudiando la presencia de vientos y la composición química del gas ionizado.

Grupo de trabajo

Dr. Juan Pablo Torres-Papaqui, DA
Dr. Roger Coziol, DA
Dra. Anna Lia Longinotti, Instituto de Astronomía, UNAM, México
Dr. Sebastian F. Sánchez, Instituto de Astronomía, UNAM, México
Dr. Marcel Chow-Martínez, Universidad Nacional Autonoma de Nicaragua
Dr. Josúe de Jesús Trejo-Alonso, Universidad Autonoma de Queretaro, México
Dr. René Alberto Ortega-Minakata, IRyA, Morelia, México.
M. en C. Aitor Carlos Robleto-Orús, DA, Estudiante de Doctorado
M. en C. Abdías Morales-Vargas, DA, Estudiante de Doctorado
M. en C. Fernando Jesús Romero-Cruz, DA, Estudiante de Doctorado
M. en C. Alejandra Karla Cutiva Alvarez, DA, Estudiante de Doctorado

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