Ionized and molecular gas studies to unveil AGN feedback

175 Pages·2017·15.3 MB·English

by  Darshan Mahesh Kakkad

Ionized and molecular gas studies
to unveil AGN feedback
Darshan Kakkad
Mu¨nchen 2017

Ionized and molecular gas studies
to unveil AGN feedback
Darshan Kakkad
Dissertation
an der Fakulta¨t fu¨r Physik
der Ludwig–Maximilians–Universita¨t
Mu¨nchen
vorgelegt von
Darshan Kakkad
aus Kollam, Indien
Mu¨nchen, den 30 Mai, 2017
Erstgutachter: Prof. Dr. Andreas Burkert
Zweitgutachter: Prof. Dr. Kirpal Nandra
Tag der mu¨ndlichen Pru¨fung: 12 Juli, 2017
TomyFamily
vi
Contents
Zusammenfassung xvii
Abstract xix
1 Introduction 1
1.1 Theworldofgalaxies: Anoverview . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 ActiveGalacticNuclei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Abriefhistory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Theblackholeparadigm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.3 AUnifiedmodelofAGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3 HostgalaxiesofAGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.1 BroadLineRegion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3.2 NarrowLineRegion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4 AGN-galaxyco-evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5 AGNfeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.1 AGNfeedbackthroughsimulations . . . . . . . . . . . . 18
1.5.2 KineticAGNfeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.5.3 RadiativeAGNfeedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.6 Observationaltools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.6.1 IntegralFieldSpectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.6.2 Sub-mmSpectroscopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.7 ThesisOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2 TracingoutflowsinAGNforbiddenregionwithSINFONI 31
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.2 Sampleselection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Observationsanddatareduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.4 Dataanalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
viii CONTENTS
2.5 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5.1 XID178andXID5627 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5.2 XID5330 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.5.3 XID54204 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.6 Outflowproperties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.7.1 Outflowdetectionandselectionefficiency . . . . . . . . . 58
2.7.2 Sourceoftheoutflows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.7.3 Uncertaintiesintheestimates . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.8 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3 ElectrondensitiesinAGNNarrowLineRegionwithS7survey 71
3.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.2 ObservationsandDatareduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.3 Dataanalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.3.1 Emissionlinefitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.3.2 Determinationofelectrondensities . . . . . . . . . . . . 77
3.4 ResultsandDiscussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.5 SummaryandConclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.6 SpectraofS7galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4 MoleculargasinAGNhosts 101
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.2 Targetselection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.3 ObservationsandDataanalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.4 ResultsandAnalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
4.4.1 MolecularmassfromCO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.4.2 ObservedrelationsforAGNs . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
4.6 SummaryandConclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5 ConclusionsandFutureprospects 127
5.1 Summaryofthisthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
5.2 Ongoingworkandfutureprospects . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.2.1 AreoutflowsremovingthemoleculargasfromAGNhost
galaxies? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.2.2 Constrainingα inAGNhostgalaxies . . . . . . . . . . 130
CO
5.2.3 SUPERsurveytorevealradiativeAGNfeedback . . . . . 131
Contents ix
5.3 FinalRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
A Listofacronymsusedinthisthesis 137
Acknowledgments 154
x Contents