Исследование геометрии и кинематики ионизированного газа в ядрах активных галактик методами поляриметрии

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-12-00030

НазваниеИсследование геометрии и кинематики ионизированного газа в ядрах активных галактик методами поляриметрии

Руководитель Буренков Александр Николаевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Специальная астрофизическая обсерватория Российской академии наук , Карачаево-Черкесская Республика

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-705 - Галактика и Метагалактика

Ключевые слова поляризация, активные ядра галактик, аккреционные диски, джеты, область формирования широких линий, эхокартирование

Код ГРНТИ41.27.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По современным представлениям, активные галактические ядра (АГЯ) - это центральные области галактик размером меньше нескольких парсек, в которых наблюдаются проявления процессов аккреции вещества на центральную сверхмассивную черную дыру (ЧД). В этих областях выделяется гигантская энергия и наблюдаются аккреционные диски (АД), области формирования широких линий (ОФШЛ), истечения плазмы (джеты) и пр. Их изучение позволяет понять как физику процессов аккреции вещества и переноса излучения в этих областях, так и определять массы ЧД. Измерение масс ЧД, особенно в разные космологические эпохи (красные смещения), является важной задачей в астрофизике. Целью проекта является исследование геометрии и кинематики газа в выборке активных ядер галактик в оптическом диапазоне в широком интервале красных смещений до z~0.8 . Мы намерены сосредоточиться на исследовании характера движений и распределения (геометрии) эмиссионных облаков на масштабах менее 0.1 парсека на основе данных спектрополяриметрии в широких эмиссионных линиях водорода. Планируется также изучение механизмов переноса и рассеяния излучения на основе наблюдаемых изменений поляризации в континууме и в широких линиях со временем и длиной волны. Дополнительно, для уточнения калибровочных зависимостей, будут определяться размеры различных областей методами эхокартирования на телескопах метрового класса методами среднеполосной фотометрии и поляриметрии. Для части объектов планируется измерение дисперсии скоростей звезд в центре галактик по спектральным наблюдениям в ближнем ИК-диапазоне. Благодаря обширным программам, выполненным методами эхокартирования в оптическом диапазоне, такими как SDSS-RM, STORM, LAMP и др., измерены характерные размеры R (ОФШЛ) более 300 активных галактик, что, совместно с измерениями ширин линий V, позволяет определять массы ЧД. Однако, несмотря на достаточно высокую внутреннюю точность таких определений (~10-15%), результирующая точность вычисления массы зависит от неопределенности величины вириального фактора F, который используется в вириальном соотношении для вычисления массы M(ЧД)=F*R(ОФШЛ)*V^2/G. Фактор F может принимать значения от 1 до 16, что ухудшает точность более чем в три раза и вносит неопределенность в величину массы ЧД около порядка. Последнее связано с тем, что нам неизвестен угол наклона диска ОФШЛ к лучу зрения и характер движений газовых облаков. Изучение активных галактических ядер методами спектрополяриметрии позволяют разделить круговые и радиальные движения на масштабах менее 0.1 парсека и дают независимые от угла наклона к лучу зрения оценки масс ЧД. В конечном итоге это позволяет определить значение фактора F для каждого объекта и оценить истинный угол наклона диска ОФШЛ к лучу зрения. Особое место в нашей выборке занимают объекты типа BL Ящерицы (BL Lacertae), или блазары, джет которых направлен под малым углом к лучу зрения наблюдателя. Оптическое излучение у них сильно поляризовано и, вследствие своей синхротронной природы, определяется характером движений плазмы в магнитном поле джета. Основной интерес здесь представляет поиск и исследование переменности поляризации джета на малых временах, что позволит выявить структуру магнитного поля. Отметим, что в отличие от радиастрономических методов, исследование переменности в оптике позволит оценить размер излучающей области и напряженность магнитного поля на расстояниях < 0.01 парсека от центральной ЧД. Изучение активных галактических ядер в поляризованном свете с учетом данных мониторинга блеска позволяет ответить на ряд важных вопросов физики АГЯ и космологии: - какие механизмы переноса и рассеяния излучения являются определяющими для объяснения наблюдаемой в спектрах АГЯ поляризации и ее переменности? - как наклонены оси различных структур внутри 1 парсека (АД, ОФШЛ, джеты и пр.) относительно оси галактики? - есть ли космологическая эволюция масс ЧД в однотипных объектах? Перечисленные задачи определяют актуальность проекта для современной астрофизики. Новизна проекта заключается в комплексном применении методов спектрополяриметрии, поляриметрии в среднеполосных фильтрах, эхокартирования и численного моделирования для исследовании АГЯ, что позволяет изучать на наземных оптических телескопах особенности излучения и кинематики эмиссионных газовых облаков на недоступных другим методам масштабах – менее 0.1 парсек, что для большинства объектов составляет видимый угловой размер менее тысячной секунды дуги.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Д. Савич, Л.Попович, Е.Шабловинская и В.Афанасьев Estimating supermassive black hole masses in active galactic nuclei using polarization of broad Mg II, H α , and H β lines Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 497, Issue 3, pp.3047-3054 (год публикации - 2020)
10.1093/mnras/staa2039

2. Малыгин Е. А., Шабловинская Е. С., Уклеин Р. И., Гроховская А. А. ИЗМЕРЕНИЕ МАСС СВЕРХМАССИВНЫХ ЧЕРНЫХ ДЫР В ЯДРАХ ДВУХ АКТИВНЫХ ГАЛАКТИК МЕТОДОМ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ЭХОКАРТИРОВАНИЯ ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ,, том.46, №11, с.774-782 (год публикации - 2020)
10.31857/S0320010820110054

3. А. Е. Перепелицын, В. Р. Амирханян, А. В. Моисеев Система управления редуктора светосилы SCORPIO-2 Труды ИПА РАН, вып. 53, с. 44–53 (год публикации - 2020)
10.32876/ApplAstron.53.44-53

4. В. Л. Афанасьев, Е. C. Шабловинская, Р. И. Уклеин и Е. А. Малыгин СТОКС-ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ 1-МЕТРОВОГО ТЕЛЕСКОПА Астрофизический бюллетень (год публикации - 2021)

Публикации

1. Попович Л., Афанасьев В.Л., Шабловинская Е. С., Ардиланов В. И., Савич Д. Spectroscopy and polarimetry of the gravitationally lensed quasar Q0957+561 Astronomy & Astrophysics, Volume 647, id.A98, 11 pp. (год публикации - 2021)
10.1051/0004-6361/202039914

2. Савич Д., Попович Л., Шабловинская Е.С. The First Supermassive Black Hole Mass Measurement in Active Galactic Nuclei Using the Polarization of Broad Emission Line Mg II The Astrophysical Journal Letters, Volume 921, Issue 1, id.L21, 6 pp. (год публикации - 2021)
10.3847/2041-8213/ac2d30

3. Цзян Б.-В., Марзиани П., Савич Д., Шабловинская Е., Попович л., Афанасьев В. Л., Черни Б., Ванг Дж.-М., дель Олмо А., Д'Онофрио М., Снеговска М., Маццей П., Панда С. Linear spectropolarimetric analysis of fairall 9 with VLT/FORS2 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 508, Issue 1, pp.79-99 (год публикации - 2021)
10.1093/mnras/stab2273

4. Афанасьев В. Л., Амирханян В. Р., Уклеин Р. И., Перепелицын А. E., Малыгин Е. A. Шаблинская Е. С., Афанасьева И. В. Universal focal reducer for small telescopes Astronomische Nachrichten, 1, pp.1-6 (год публикации - 2021)
10.1002/asna.20210104

5. Пиотрович М., Булига С., Нацвлишвили Т. Determination of the Magnetic Field Strength and Geometry in the Accretion Disks of AGNs by Optical Spectropolarimetry Universe, vol. 7, issue 6, p. 202 (год публикации - 2021)
10.3390/universe7060202

Публикации

1. Шабловинская Е., Пиотрович М., Малыгин Е., Булига С., Нацвлишвили Т. Determination of the Physical Parameters of AGNs in Seyfert 1 Galaxies LEDA 3095839 and VII Zw 244 Based on Spectropolarimetric Observations Universe, vol. 8, issue 7, p. 383 (год публикации - 2022)
10.3390/universe8070383

2. Пиотрович М.Ю., Булига С.Д., Нацвлишвили Т.М. Determination of supermassive black hole spins in local active galactic nuclei Astronomische Nachrichten, Volume 343, Issue 5, article id. e10020 (год публикации - 2022)
10.1002/asna.20210020