Agujeros negros y núcleos galácticos activos

Se cree que los núcleos galácticos activos (AGN) funcionan con un disco de acreción (AD) alrededor de un agujero negro supermasivo (SMBH). Una región de línea ancha (BLR) rodea el AD, y más lejos hay un toro de polvo molecular. El BLR responde al continuo UV / óptico fuerte y variable en escalas de tiempo muy cortas y, por lo tanto, a distancias pequeñas (∼ 1 a 250 días luz) del AD. La pequeña distancia significa que es muy difícil resolver el motor central de AGN a menos que se combinen varios radiotelescopios para crear un detector del tamaño de la Tierra capaz de lograr la alta resolución espacial necesaria. Desarrollos recientes en instrumentación permitieron resolver el sistema AD y BLR para el caso particular de galaxias activas muy cercanas ( Gravity Collaboration et al.2018 ; Event Horizon Telescope Collaboration et al.2019 ). Sin embargo, será imposible resolver una muestra grande de AGN más distantes en un futuro previsible. Aquí es donde mi trabajo juega un papel importante. Para estudiar muestras más grandes y distantes de agujeros negros, debemos recurrir a métodos que no dependan de la resolución espacial. Recientemente he revisado el método de mapeo de reverberación fotométrica para determinar los tamaños BLR y AD mediante la combinación de datos de imágenes de banda ancha y estrecha.

He planificado y realizado observaciones ópticas y de infrarrojo cercano de varios meses con múltiples telescopios en Chile para explorar las perspectivas de inferir la estructura del BLR a partir de datos de monitoreo fotométrico. Mediante el uso de filtros de banda ancha y estrecha, he medido el retardo de tiempo entre las variaciones en el continuo y las líneas de emisión H-beta / H-alfa. El retraso de tiempo se utilizó para inferir el tamaño de la región de la línea ancha. Estos resultados se colocaron en el contexto de la relación de luminosidad de tamaño BLR conocida y se discutió su aplicación potencial para restringir parámetros cosmológicos.

A partir de observaciones espectroscópicas, he calculado la dispersión de la velocidad de las líneas de emisión y, en combinación con el tamaño de BLR, he determinado las masas de los agujeros negros supermasivos. He desarrollado un nuevo método para modelar la geometría del BLR directamente a partir de datos fotométricos que permiten la determinación del factor de escala de geometría utilizado para restringir la masa real del agujero negro en AGN. Encontré una fuerte evidencia de una geometría BLR similar a un disco y discutí las desviaciones de las galaxias Seyfert-1 de la relación de dispersión de velocidad de abultamiento SMBH para galaxias inactivas.

Resultados publicados en:

1. Pozo Nunez, F., Ramolla, M., Westhues, C., et al. 2012: mapeo fotométrico de reverberación de 3C 120

2. Pozo Nunez, F., Westhues, C., Ramolla, M. y col. 2013: Tamaño y forma de disco de la región de la línea ancha de ESO 399-IG20

3. Pozo Nunez, F., Haas, M., Ramolla, M. y col. 2014a: Modelado de datos de reverberación fotométrica: una región de línea ancha similar a un disco y una masa de agujero negro potencialmente más grande para 3C120.

He realizado estudios de reverberación del polvo para determinar el tamaño del toro de polvo de las galaxias Seyfert. A través del modelado de las curvas de luz óptica e infrarroja cercana, he propuesto un nuevo escenario para explicar la discrepancia real entre el retraso de tiempo observado y el radio de sublimación del polvo inferido de la luminosidad óptica-UV. En este escenario, el toro de polvo es geométrica y ópticamente grueso, de modo que el observador solo ve el borde opuesto de la pared del toro, que se encuentra más cerca del observador que el plano ecuatorial del toro y, por lo tanto, conduce a un retraso aparente causado por la geometria del sistema.

Estudio las observaciones simultáneas de la región de la línea ancha y la emisión térmica del polvo para probar el esquema unificado en las galaxias Seyfert. He obtenido datos con el telescopio espacial Spitzer / IRAC a 3,6 y 4,5 micrones para estudiar el eco del polvo más frío y del polvo caliente profundamente incrustado que se espera en la carcasa ópticamente gruesa.

Resultados publicados en:

1. - Pozo Nunez et al. 2014b: Mapeo de reverberación del polvo de la galaxia Seyfert 1 WPVS48.

2. - Pozo Nunez, F., Ramolla, M., Westhues, C., et al. 2015a: la región de línea ancha y el tamaño del toro de polvo de la galaxia Seyfert 1 PGC 50427

Implementé un monitoreo fotométrico automatizado de AGN seleccionados con el telescopio de 46 cm y 1 metro del observatorio WISE en Israel. Los telescopios fueron equipados con Sloan r, i, z y cinco filtros de banda estrecha a 4300,5200,5700,6200 y 7000 A para realizar estudios de variabilidad del motor central de AGN. He observado una muestra de 27 AGN (V <17 mag) para los cuales algunos de ellos se seleccionaron de acuerdo con las mediciones de retardo de tiempo continuo obtenidas en trabajos anteriores o considerando mediciones de RM de línea de la literatura que indican una buena variabilidad.

Primeros resultados publicados en PASP:

Pozo Nunez, F., Chelouche, D., Kaspi, S. y col. (2017): Automatized photometric monitoring of active galactic nuclei with the 46 cm telescope of the WISE observatory.  Click to Figure 8 of paper.

Segundos resultados publicados en Nature Astronomy:

- Chelouche, D., Pozo Nunez, F. y Kaspi, S., (2018): Direct Evidence of non-disk optical continuum emission around an active black hole