Buried	  AGN	  acEvity	  in	  infrared	  galaxies	  studied	  by	  AKARI	  2.5-­‐5.0	  um	  spectroscopy◯Kohei	  Ichikawa	  (Kyoto	  Univ.),	  M.	  Imanishi	  (NAOJ),	  M.	  Shirahata,T.	  Nakagawa	  (ISAS/JAXA),	  H.	  Kaneda,	  S.	  Oyabu	  (Nagoya	  Univ.)	  Y.	  Ueda	  	  (Kyoto	  Univ.)ⓒISAS/JAXA

Abstract
We	  present	  the	  result	  of	   systemaMc	  infrared	   2.5-­‐5	   μm	  spectroscopy	  of	  23	   nearby	  infrared	   galaxies	   over	   a	   wide	  infrared	   luminosity	  range	  (1010	  Lsun	   <LIR	  <	  1013	  Lsun)	   obtained	  from	  AKARI	   Infrared	   Camera	   (IRC).	  The	  unique	  band	   of	  AKARI	   IRC	  spectroscopy	  enable	  us	  to	  access	  both	  of	   3.3	  μm	   polycyclic	   aromaMc	  hydrocarbon	  (PAH)	  emission	  feature	   and	  conMnuum	  slope.	  We	  modeled	  the	  conMnuum	  	  with	  3	  black	  body	  component	   (stellar/HII	  hot	  dust/AGN	  hot	  dust)	  and	  14	  out	   of	  23	  galaxies	  have	  small	  PAH	  emission	  (EW<40	  nm)	  and/or	  AGN	  hot	  dust	   component	  (T	  >	   200K),	  which	  suggests	  the	  existence	  of	  buried	  acMve	  galacMc	  nuclei	  (AGNs).	  We	  also	  conﬁrmed	  that	   the	   both	   buried	   AGN	   fracMon	   and	   energy	   contribuMon	   in	   infrared	   galaxies	   are	   highly	   luminosity	   dependent,	   while	   the	   AGN	  thermal	   energy	   contributes	   only	   up	   to	   ~10%	   of	   the	   total	   infrared	   luminosity.	   This	   proves	   that	   the	   majority	   of	   infrared	   emission	  54第 2 章 近傍の (超) 高光度赤外線銀河のエネルギー源解明
originates	  not	  from	  AGN	  acEvity	  but	  from	  the	  starburst	  acEvity	  in	  the	  local	  Universe.

Buried	  AGN	  diagnosEcs

wavelength

3105flux (mJy)

50

100

60

4.5

2000

flux (mJy)

5

4.5

040

flux (mJy)020

flux (mJy)
20
150
50

15

3.5
4wavelength(µm)

4.53Discussion

3.5
4wavelength (µm)

4.5

0

3
3.5
4
4.5
wavelength (µm)
NGC520 (z=0.007609 ; HII ; logLIR/Lsun=10.9101)

3
3.5
4
4.5
wavelength (µm)
NGC838 (z=0.012844 ; SB ; logLIR/Lsun=10.7402)

60

050
3.5
4wavelength (µm)

3✔	  Hot	  dust	  component	  (T>200K):	  a	  sign	  of	  buried	  AGN

3
3.5
4
4.5
wavelength (µm)
NGC4818 (z=0.003552 ; SB(Sab) ; logLIR/Lsun=10.0983)

100

03

3.5
4
4.5
wavelength (µm)
Mrk551 (z=0.050400 ; LI ; logLIR/Lsun=11.8006)

10flux (mJy)20

10flux (mJy)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5redshift

NGC4194 (z=0.008342 ; LI ; logLIR/Lsun=10.8753)

310040flux15(mJy)10●	  Our	  sample
our sample ’10■	  Imanishi+	  Ima+ ’10

10.5

NGC4102 (z=0.002823 ; LI ; logLIR/Lsun=10.2468)

3.5
44.5wavelength (µm)
Mrk1490 (z=0.025738 ; HII ; logLIR/Lsun=11.2989)

200

303.5
44.5wavelength (µm)
11MCG+10−19−057 (z=0.031065 ; HII ; logLIR/Lsun=11.7008)

60

3

100.5

NGC2339 (z=0.007358 ; HII(Sab) ; logLIR/Lsun=10.6716)

011.5

10ESO286ïIG1910flux (mJy)

1.5
1flux (mJy)

120

10-1

log LIR 	  [ergs ]log(LIR /Lsun)

3.5
4
4.5
wavelength (µm)
3.5
4
4.5
wavelength (µm)
MCG+08−23−097 (z=0.029394 ; Gal ; logLIR/Lsun=11.3445)

20

20

12.5

5

3

315

13

flux (mJy)

4.5

Starburst	  can	   heat	  the	  Hot	  dust
dust	   only	   up	   to	   100K,	  図 2.4 (cotinued)
while	   AGN	   emission	  stellarcan	   easily	   heat	   the	  dust	   over	   200K.	   We	  set	   that	   the	   sources	  h a v i n g	   h o t	   d u s t	  component	   (T>200K)	  should	   be	   a	   sign	   of	  buried	  AGN.

3.5
4
4.5
wavelength (µm)
MCG+08−18−012 (z=0.025171 ; HII ; logLIR/Lsun=11.2547)

5Previous	  Studies

flux (mJy)

4wavelength(µm)

10
20

3.5
4
4.5
wavelength (µm)
MCG+02−04−025 (z=0.031229 ; HII ; logLIR/Lsun=11.6742)

3

3.5
4
wavelength (µm)

4.5

50

flux (mJy)1010

flux (mJy)50

flux (mJy)

40

Luminosity	  density	  in	  the	  local	  Universe
LIRG AのGN	  AKARI
IRC 2.5–5 µm スペクトル一覧 (13 天体) 。横軸は波長Buried	  fracEon

図 2.4

10.4

0.2

1010.51111.5log LIR/Lsun

1212.5

13Buried	  AGNenergy	  contribuEon

001IR (Lsun/Mpc3)

0.6

20Total IR(µm)、縦軸はフラックス密度 (mJy)。天体ごとに、タイトルとして天体名、赤方偏ULIRG
LIRG✔	  increase	  w/	  lR	  luminosity
910ULIRG
AGN
移 z 、可視光線スペクトルによるタイプ、赤外線光度 (log LIR /L! ) を表示している。
LIRGAGN
33.5
44.5
33.5
44.5
33.5
44.5AGN	   acMvity	   is	   almost	  wavelength (µm)(µm)
wavelength (µm)
可視光線スペクトルによるタイプについては、“HII” は 10
H8II 領域、“LI”wavelength
はライナー、“SB” は星生成銀河、は銀河、“...” は可視光線の同定なし、をそれぞれ表す。赤ubiquitous	   “Gal”
in	   U/LIRG	  107図 2.5 赤外線銀河のAKARIIRC 2.5–5 µm スペクトル一覧 (6 天体) 。表示方法は色の点線が観測のスペクトルであり、青色の実線が、XSPECを用いたフィッティング
range.
2.4 と同様である。
106
結果を表す。

0.80

Buried AGN fraction

3.54
3.5
wavelength (µm)

flux (mJy)flux (mJy)
510203105

104に対する Pfδ の寄与は無視できるとしている。3.3 µm PAHと、3.4 µm PAH の小ピー

0.2

Buried AGN contribution

31200

Disentangling	  two	  energy	  sources	  are	  crucial	  to	  understand	  the	  starformaEon	  and	  AGN	  acEviEes	  behind	  the	  dust!!

03✔	  Strong	  PAH	  emission	  (EW	  >	  40	  nm)	  is	  a	  sign	  of	  pure	  SB✔	  Weak	  PAH	  emission	  (EW	  <	  40	  nm)	  have	  a	  buried	  AGN	  ✔	  Possible	  energy	  sources:Starbursts	  (SB)	  or	  AcEve	  GalacEc	  Nuclei	  (AGN)?

Results

33.5
44.5
wavelength (µm)
ZW453.062 (z=0.025097 ; LI ; logLIR/Lsun=11.3414)
IRAS07556+2859 (z=0.126000 ; ... ; logLIR/Lsun=12.2336)

4.5

PAH	  emission	  is	  excited	  by	  UV	  radiaEon	  (originate	  from	  SB)PAH	  emission	  is	  destroyed	  by	  X-­‐ray	  (originate	  AGN)
Ueda	  et	  farom	  l.	  (2007)

flux (mJy)flux (mJy)

Hidden	  energy	  source	  should	  exist!!

(1010	  Lsun	  <	  LIR	  <	  1011	  Lsun)	  	  PAH?

53
03.5
4
wavelength (µm)

40✔	  Infrared	  galaxies:	  very	  bright	  in	  infrared	  than	  opEcal

Our	  Sample

NGC26220
3IRAS03068−5346 (z=0.074462 ; Gal ; logLIR/Lsun=11.9074)

3

wavelength

We	  include..
✔	  moderate	  infrared	  galaxies	  EW	  <	  40	  nm	  (AGN)

NGC6285 (z=0.018983 ; HII ; logLIR/Lsun=11.2201)	  PAH

00OpEcal Infrared

IC5135 (z=0.016151 ; LI ; logLIR/Lsun=11.3281)

The	   studies	   for	   infrared	   galaxies	  are	  limited	  only	  to✔	  Ultra/luminous	  infrared	  galaxies(U/LIRGs:	  1011	  Lsun	  <	  LIR	  <	  1013	  Lsun)

4064flux (mJy)

2ﬂux

ﬂux

2.3 結果

OpEcal Infrared

flux (mJy)

3.3	  μm	  PAH	  emission

8Infrared	  Galaxies

0100

Normal	  Galaxies

EW	  >	  40	  nm	  (SB)NGC2388 (z=0.013790 ; HII ; logLIR/Lsun=11.1537)

Mrk848 (z=0.040191 ; HII ; logLIR/Lsun=11.8554)

flux (mJy)

Background	  &	  MoEvaEon✔	  increase	  w/	  lR	  luminosity
00.5
11.5
2about	  z
は R ∼ 120 が実現されているため、フィッティングの際も分離が可能だった。以上から、~10%	  @ULIRGs
3.4 µm の小ピーク問題は無視できるとして、今後は扱わない。また、
3.3 µm PAH輝線of	  infrared	  galaxies	  is..
In	  the	  local	  Universe,	  luminosity	  density	  ~	  	  5%	  @LIRGsのフラックスおよび光度は表~	  	  	  1%	  @IRGs 2.7 にまとまっている。 ✔	  1.8	  ×	  105	  Lsun	  /	  Mpc3	  @LIRG
クは、低波長分解能のときはお互いの輝線フラックスが縮退してしまうが、今回の観測で
103

0.15

0.1

0.05

01010.5

1111.5log LIR/Lsun

12

多くの赤外線銀河、および (U)LIRG に対し、Brα 4.05 µm 輝線が受かっている。特に✔	  1.5	  ×	  104	  Lsun	  /	  Mpc3	  @ULIRG
強い Brα 輝線を持つ天体には、Brβ 2.63 µm 輝線も確認することができた (NGC 6285、12.513Bulk	  of	  infrared	  emission	  originates	  from	  starformaEon,	  not	  AGN

NGC 838 など)。Pfβ 4.65 µm 輝線も同様に、多くの赤外線銀河、(U)LIRG で確認する