Título do Artigo: XZ: Deriving redshifts from X-ray spectra of obscured AGN
Autores: Charlotte Simmonds, Johannes Buchner, Mara Salvato, Li-Ting Hsu, Franz Erik Bauer
Instituição do Primeiro Autor: Pontificia Universidad Católica de Chile, Instituto de Astrofísica, Casilla 306, Santiago 22, Chile
Status: Submetido ao A&A [acesso livre]
Enxergando o passado ao olhar bem longe
Um dos maiores mistérios em que a astronomia é focada é, como se poderia esperar, o maior fenômeno astronômico que conhecemos: o universo, como ele surgiu, e para onde ele possa estar indo. Para aprender mais sobre a linha do tempo da evolução do universo, cientistas medem os redshifts de objetos distantes, como buracos negros e galáxias. De uma maneira um pouco estranha (mas muito legal), ao observar esses objetos distantes e seus redshifts, vemos fotografias no tempo de como o universo era há muito (muito mesmo!) tempo.
No astropontos de hoje, focamos em um grupo particular desses objetos distantes: núcleos ativos de galáxias. Uma galáxia ativa é uma galáxia cujo centro gera um montante considerável de energia. Esse centro é o que chamamos de núcleo ativo da galáxia, e usamos o termo AGN, do inglês active galactic nuclei, como abreviação.
Os autores do artigo de hoje discutem duas formas que os cientistas usam para medir o redshift de galáxias “normais” (não-ativas). Uma forma é através de espectroscopia, que usa o espectro observado de uma galáxia para medir o seu redshift. Infelizmente esse método é bastante custoso, e não funciona bem em um espectro de uma galáxia pouco luminosa em comprimentos de onda do ótico e infravermelho. O método mais comum é por fotometria, em que se conta o número de fótons em um intervalo determinado de comprimento de onda que é emitido pela galáxia, e coletado por um telescópio. Dado um número suficiente de intervalos de comprimento de onda, cientistas podem usar a fotometria para construir um espectro de baixa resolução da galáxia, e medir seu redshift.
A medida de redshift em um espectro é muito mais fácil e certa quando o espectro tem características bem definidas, como linhas de emissão e absorção. Infelizmente, essas características são difíceis de distinguir quando a galáxia tem um AGN: a emissão brilhante do AGN dentro da galáxia tende a confundir, diluir e/ou esconder as características que esperamos observar do espectro da galáxia que hospeda aquele AGN. Isso acaba tornando difícil de ver as características da galáxia no espectro misturado com o AGN, e logo fica mais difícil medir o redshift da galáxia.
Os autores do artigo de hoje propõem uma técnica para estimar redshifts em AGNs “obscurecidos” utilizando espectros em raios-X. AGNs obscurecidos são AGNs bloqueados parcialmente por material absorvedor, como nuvens de gás ou poeira. Na verdade o material que bloqueia parcialmente esses AGNs produz características no espectro, o que é exatamente o que torna seu espectro, e seu redshift, mais fácil de distinguir.
Procurando por um lado bom
Como pode ser que o redshift de um AGN obscurecido seja mais fácil de identificar do que o redshift de um não obscurecido?
Os autores mostram que o espectro em raios-X de um AGN não obscurecido, quando observado em baixa resolução, parece uma lei de potência, que é uma curva muito suave. Neste caso, não há características marcantes no espectro, o que significa que não conseguimos dizer qual é o redshift do espectro. Mas um AGN obscurecido tem um espectro em raios-X em que muita (mas não toda!) luz é bloqueada e não chega até o telescópio. Neste caso, há certos comprimentos de onda em que a luz é menos bloqueada que em outros comprimentos de onda. As diferenças produzem algo que se assemelha a uma “borda”, marcando regiões do espectro que são bloqueadas.
A Figura 2 mostra um espectro em raios-X modelado de um AGN, plotado com obscurecimento crescente. Assim que o espectro fica mais e mais obscurecido, vemos como as “bordas” que marcam as regiões de absorção crescem mais pronunciadas. Para a sua técnica, os autores propõem o uso da profundidade e localização dessas bordas para modelar e estimar os redshifts, entre outras quantidades, de AGNs obscurecidos. Eles também propõem a utilização de uma característica conhecida como linha de Fe Kα (ver Fig. 2) sempre que possível; essa característica pode aparecer bem intensa para AGNs fortemente obscurecidos e diminuir a incerteza das estimativas de redshift.
Para testar sua técnica, os autores juntaram uma amostra de espectro em raios-X de AGNs obscurecidos anteriormente observados, assim como medidas espectroscópicas e fotométricas (quando disponíveis) de seus redshifts em estudos anteriores. Os autores juntaram esses dados de três catálogos, com foco em dados do Chandra Deep Field-South (CDF-S) 4Ms. Eles então usam sua técnica para (1) estimar os redshifts da amostra e (2) comparar suas estimativa e incertezas com os redshifts medidos anteriormente usando fotometria e/ou espectroscopia.
Os autores encontram que, em geral, sua técnica funciona!
As novas estimativas de redshifts foram normalmente consistentes com medidas espectroscópicas, quando disponível, mesmo quando não havia muitos dados em raios-X para se trabalhar. Os autores conseguiram não só validar sua técnica contra as medidas espectroscópicas, mas também verificar essas medidas. Eles também encontram, em geral, consistência entre suas estimativas e as medidas fotométricas de redshift, independentemente das medidas espectroscópicas. Combinando suas estimativas com as medidas fotométricas, eles produzem medidas com incertezas muito menores e únicas de redshift para os espectros em raios-X de AGNs de sua amostra. Alguns pontos derivados pela técnica podem ser problemáticos em relação às medidas fotométricas/espectroscópicas (pontos distantes da linha preta na Fig. 3), e outros mostram estimativas com incertezas significativas. Mas de forma geral, a técnica apresentada se mostra um meio útil para verificar redshifts de AGNs com espectros em raios-X de baixa resolução.
Esta técnica não é apenas efetiva, mas também barata! Não é necessário nenhum outro tipo de dados além de espectros em raios-X de baixa resolução, e o modelo não é complicado de aplicar. Os autores estão certos de que sua técnica vai se mostrar mais poderosa para catálogos futuros como a missão Athena, que irá produzir espectros em raios-X de melhor resolução do que a utilizada neste trabalho.
Baseado no texto em inglês Clearing up the Redshifts of Obscured AGNs, por Jamila Pegues
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