ALMA-AGN workshop on Dec 21, 2015at NAOJ

Sudden Death of AGN in Arp 187?
Ichikawa	  et	  al.	  2015,	  PASJ,	  281

Kohei Ichikawa (市川幸平)
NAOJ Hawaii/Mitaka Postdoctoral fellow, Japan
Collaborators
J. Ueda, M. Shidatsu, T. Kawamuro, K. Matsuoka
1Key	  ques(on:	  AGN	  life(mePoorly	  known	  about	  AGN	  life(me☑	  Total	  Accre(on	  (me	  scale:	  107-­‐8	  yr	  (e.g.,	  Marconi+04)☑	  One	  AGN	  lifecycle:	  105	  yrs?	  (e.g.,	  Novak+11;	  Schawinski+15)

How	  fast	  does	  AGN	  drop	  its	  luminosity?
☑	  2	  order	  of	  mag	  in	  105	  yr?	  	  	  	  	  (Hanny’s	  voorwerps	  e.g.,	  Schawinski+10;	  Keel+12)☑	  1	  order	  of	  mag	  in	  10	  yr	  (changing-­‐look	  AGN;	  LaMassa+15)
It	  might	  be	  highly	  related	  to	  AGN	  accre(on	  disk	  state?
and/or	  AGN	  torus	  environment?

Here	  I	  report	  another	  interes(ng	  sourceArp	  187

Arp187:	  Merger	  remnant	  LIRG
Good	  candidate	  ofred	  3mm	  con(nuumAGN	  feedback

Ueda+15

ALMA	  observa(ons☑	  3mm	  does	  not	  associate	  with	  CO(1-­‐0)	  distribuCons☑	  Some	  dusty	  ouElow	  occurs?
3Arp	  187:	  VLA	  observa(onsVLA	  5,	  8.5	  GHz	  show	  bimodal	  jet	  lobes

Preliminary
Ueda,	  J+15,	  16	  in	  prep.

Jet	  proper(es☑	  Both	  lobes	  show	  spec	  index	  α=-­‐1	  =>	  synchrotron	  jet☑	  jet	  kineCc	  age:	  6×104	  yr	  ( jet	  angle=90°	  w/	  v=0.1c)☑	  jet	  core	  seems	  absent	  (f5GHz	  <	  210	  μJy	  )4

AGN	  diagnos(c:	  Op(calAGN	  signs:	  NLR	  (probably)	  exists

Op(cal	  proper(es:	  typical	  Seyfert	  luminosity☑	  detecCons	  of	  [OI]6300,	  Ha,	  [NII],	  [SII],	  [OIII],	  Hb?
☑	  [NII]/Ha	  =	  0.8,	  located	  at	  composite	  or	  AGN
☑	  L[OIII]	  =	  ,	  =>	  L2-­‐10keV	  =	  1.2×	  1043	  erg	  s-­‐1	  (e.g.,	  Ueda,	  Hashimoto,	  KI+15)
5

AGN	  diagnos(c:	  Infrared

Spitzer/IRS	  (w/4.5’’)	  shows	  that	  AGN	  torus	  (<10pc)	  is	  faintObserved	  spec
SB	  template

IR	  proper(es:	  SB	  emission	  is	  dominant☑	  L12um	  <	  1.5×1042	  erg	  s-­‐1	  =>	  L2-­‐10keV	  <	  2.8×1042	  erg	  s-­‐1	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  =>	  L14-­‐195keV	  <	  5.9×1042	  erg	  s-­‐1	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  	  (see	  Gandhi+09;	  Ichikawa+12)6

AGN	  diagnos(c:	  X-­‐rayNo	  previous	  deep	  X-­‐ray	  observa(ons	  for	  this	  target

Swie/BAT	  all-­‐sky	  survey	  (E=14-­‐195	  keV)☑	  Not	  listed	  in	  the	  catalog	  (Baumgartner+13)=>	  L14-­‐195keV	  <	  4.7×1043	  erg	  s-­‐1=>	  consistent	  w/IR	  upper	  limit:	  L14-­‐195keV	  <	  5.9×1042	  erg	  s-­‐1

ROSAT	  all-­‐sky	  survey	  (E=0.5-­‐2	  keV)☑	  Not	  listed	  in	  the	  catalog	  (Voges+99)=>	  L0.5-­‐2keV	  <	  8.8×1042	  erg	  s-­‐1=>	  consistent	  w/IR	  upper	  limit:	  L0.5-­‐2keV	  <	  2.0×1042	  erg	  s-­‐1	  (Γ=1.9;	  e.g.,	  Brightman+13)

Not	  located	  in	  the	  XMM-­‐slew	  survey	  region
Suzaku	  obs.	  (AO-­‐10)	  was	  awarded,	  but	  not	  completed=>	  Obs.	  w/	  Nustar,	  ASTRO-­‐H,	  and/or	  Chandra	  is	  crucial
7

BH	  mass	  of	  Arp	  187Using	  MBH	  -­‐	  Mbulge	  rela(on,	  we	  es(mate	  MBH.
☑	  LKband	  =>	  Mstellar	  =	  1.3×1011	  Msun	  w/nsersic	  ~	  4=>	  Mstellar	  ~	  Mbulge=>	  MBH	  ~	  7×108	  Msun	  	  (Kormendy	  &	  Ho	  2013)
Upper	  limit	  of	  λE	  :☑	  LE	  =	  8.4×1046	  erg	  s-­‐1,	  Lbol	  <	  8.4×1043	  	  erg	  s-­‐1=>	  λE	  <	  10-­‐3

Disk	  is	  now	  ADAF	  state?	  (Ichimaru	  ’77,	  Narayan	  &	  Yi	  ’94)
8BH	  fundamental	  plane
If	  you	  have	  either	  two	  values	  of	  L5GHz	  (core),	  L2-­‐10keV,	  MBH,	  then	  you	  can	  es(mate	  the	  ﬁnal	  one.
Merloni+03
Heinz+03
Yuan+14Upper	  limit	  of	  LR,	  and	  MBH	  are	  given,	  then☑	  L2-­‐10keV	  <	  4	  ×	  1039	  erg	  s-­‐1	  	  	  	  	  	  (see	  Gultekin+09;	  Yuan	  &	  Cui	  ’05)
9What	  is	  happening	  in	  Arp	  187?
☑	  Signs	  of	  NLR,	  jet	  (>	  kpc)
☑	  Absence	  of	  torus,	  radio	  core	  	  	  	  (<10	  pc	  scale)	  cp	  0
1<FYI;	  dust	  torus	  cools	  <1yr	  (Ichikawa+16,	  in	  prep.)

AGN	  “was”	  acCve	  ~105	  yr	  ago,but	  currently	  AGN	  “is”	  dead.

DⓒNAS
ANarrowLine	  Region 1-­‐10	  kpcjet 	  <10	  kpc

It	  is	  called	  “AGN	  light	  echo”
see	  Hanny’s	  Voorwerp	  (104-­‐5	  yr	  ago;	  Lintoo+09,	  Schawinski+10,	  15;	  Keel+12)or	  the	  galacCc	  center	  (500	  yr	  ago;	  PonC+10;	  Capelli+12;	  Ryu+13;	  Nakashima+14)
or	  Fermi	  bubbles	  study	  (106	  yr	  ago;	  Zubovas+11,	  12;	  SU	  &	  Finkbeiner	  ’12)10

log	  (L2-­‐10keV/erg	  s-­‐1)

AGN	  Luminosity	  drops	  of	  Arp	  18743

From	  [OIII]λ5007

ADAF	  limit
4241

From	  MIR?
NLR	  IFU?
or	  high	  spa(alspectroscopy?

From	  BH	  FP40~105	  yr	  ago ~103	  yr	  ago

NowTime	  [yr]LAGN	  has	  decreased	  at	  least	  10-­‐103	  (mes	  in	  ~105	  yr11Summary:	  witnessing	  the	  death	  of	  AGNArp	  187	  is	  a	  LIRG	  w/	  interes(ng	  proper(es☑	  NLR,	  jet	  lobe	  (w/	  age~105	  yr)	  exist☑	  torus,	  jet	  core	  is	  absent=>	  AGN	  “was”	  acCve	  but	  “is”	  dead

LAGN	  has	  decreased	  at	  least	  10-­‐103	  (mes	  in	  ~105	  yrSudden (=105 yr) Death of AGN in Arp 187
CSO	  may	  be	  good	  candidates	  which	  have	  similar	  proper(es	  with	  Arp	  18712

Appendix

13

AGN	  diagnos(c:	  Op(calAGN	  signs:	  NLR	  probably	  exists

Op(cal	  proper(es☑	  detecCon	  of	  [OI]6300,	  Ha,	  [NII],	  SII
☑	  [NII]/Ha	  =	  0.8,	  located	  at	  composite	  or	  AGN
☑	  L[OIII]	  =	  ,	  =>	  L2-­‐10keV	  =	  1.2×	  1043	  erg	  s-­‐1	  (e.g.,	  Ueda+15)
14