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Attività starburst in AGN vicini: un'indagine nell'ottico 

Anna Romano¹

Supervisor: Piero Rafanelli¹, Agatino Rifatto², Stefano Ciroi¹
¹ Università degli studi, Padova. Dipartimento di Astronomia
² INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte


Abstract

Con il termine "galassia attiva" si definisce una galassia che presenta i segni di un'intensa attività energetica (Lbol ~ 1042-1047 erg sec-1) nella regione nucleare, non riconducibile ad attività stellare; questo è il motivo per cui si parla anche di "Nuclei Galattici Attivi" (AGN).
L'interpretazione teorica dei meccanismi di produzione di energia degli AGN ha impegnato gli astronomi per molti anni e costituisce uno degli obiettivi dell'astrofisica moderna. L'unico processo che sembra possibile è la liberazione di energia gravitazionale, convertita in energia elettromagnetica, in un disco di accrescimento rotante attorno ad un buco nero estremamente massiccio (M > 107 Msol) (Rees 1984, ARA&A, 22, 471).
Supposto valido questo modello, un'altra questione di fondamentale importanza è la comprensione del modo in cui una grande quantità di gas possa essere incanalata verso le regioni centrali di queste galassie per alimentarne l'attività nucleare, o, in parole povere, come il "mostro" centrale (buco nero) possa essere alimentato, in generale.
Affinchè del materiale possa cadere verso il centro della galassia, è necessario che esso ceda gran parte del suo momento angolare, per cui il problema del "fueling" degli AGN è, sostanzialmente, il problema di come una massa possa arrivare al disco di accrescimento, in prossimità del buco nero, con momento angolare basso.
Molti sono i meccanismi proposti.
Una prima possibilità è che questo materiale possa essere fornito da ammassi stellari densi che sono presenti vicino al nucleo. Queste stelle vicine possono rifornire di gas il nucleo attraverso la loro perdita di massa, oppure in seguito a processi di distruzione mareali (in cui viene liberata l'intera massa di gas della stella) o a collisioni. Il contributo di gas sarà significativo se l'ammasso stellare denso (4x109 Msol) si è appena formato attraverso uno starburst (Norman & Scoville 1988, ApJ, 332, 124). Un ammasso stellare coevo può liberare, infatti, 109 Msol in 108 anni, attraverso la perdita di massa di stelle giovani e supernovae. Il problema nasce quando le stelle vicine al nucleo non sono sufficientemente numerose da sostenerne l'attività: allora la massa deve venire dall'intera galassia, in tempi scala brevi, ponendo il problema del trasferimento di momento angolare, che deve coinvolgere instabilità gravitazionali interne o azionate dall'esterno. Tra quelle interne sono state investigate le instabilità gravitazionali di disco della galassia associata, ad esempio, alla presenza di barre o, più in generale, ad asimmetrie nella distribuzione di massa e nel potenziale della galassia, che possono produrre torsioni e flussi radiali verso il centro. In questo scenario, i processi di formazione o distruzione di barre sono i più favoriti, in quanto sono strutture con tempi di vita lunghi ed usualmente rappresentano perturbazioni più forti.
Tra i processi esterni in grado di azionare l'attività nucleare degli AGN, le interazioni fra galassie e i processi di merging sono favoriti dagli scenari di formazione gerarchica delle galassie, in cui le galassie massicce sono il risultato di fusioni di entità più piccole. Entrambi questi processi sono in grado di azionare enormi starburst nelle regioni centrali, che possono di conseguenza alimentare l'AGN. Gli starburst, quindi, spesso associati agli AGN, costituiscono una delle probabili fonti di fueling per l'attività nucleare di questi oggetti.

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di investigare la presenza di starburst circumnucleari in un campione di 6 galassie di Seyfert vicine (z < 0.02), utilizzando dati ottici, sia spettroscopici (λλ3700-7500) che fotometrici a banda stretta ([OIII]λ5007, Hα) e rientra nello studio di una possibile connessione starburst/AGN.
I dati provengono da osservazioni fatte in Australia, con il telescopio di 2.3m a Siding Spring (con l'eccezione di 2 spettri ottenuti all'ESO) nell'ambito di un progetto fra l'INAF-OAC (dr. A. Rifatto) e l'ANU-MSSSO (prof. M. Dopita), a cui partecipa anche il prof. P. Rafanelli, finalizzato allo studio dell'ambiente circumnucleare in galassie di Seyfert, nell'ambito di una possibile connessione starburst-AGN.
I filtri interferenziali utilizzati per l'acquisizione dei dati sono stati acquistati dall'INAF-OAC nell'ambito di tale progetto. Il primo capitolo contiene un riepilogo delle numerose evidenze osservative della presenza di starburst nelle galassie di Seyfert. Sono descritte, inoltre, le principali tecniche di indagine utilizzate per l'identificazione di segni caratteristici di starburst nel complesso ambiente degli AGN ed i metodi diagnostici recentemente proposti (Cid Fernandes et al. 2001, ApJ, 558, 81) per tale identificazione. Nel secondo capitolo sono presentati i dati utilizzati in questo lavoro e vengono descritte le procedure di riduzione e calibrazione eseguite.
Nel terzo capitolo è riportata l'analisi dei dati ed i risultati osservativi ottenuti per i singoli oggetti.
Infine, nel quarto capitolo, sono riportate le conclusioni tratte da questo lavoro insieme a proposte di approfondimento e di sviluppo di alcune delle problematiche emerse.
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