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???metadata.dc.type???: Tese
Title: AGN at low and high redshifts: physical properties and co-evolution of galaxies and black holes
???metadata.dc.creator???: MARINELLO ASSIS DE OLIVEIRA, MURILO
???metadata.dc.contributor.advisor1???: OVERZIER, RODERIK ADRIAAN
???metadata.dc.description.resumo???: Núcleos ativos de galáxia (AGN) são os objetos astronomicos mais luminosos do no céu. Diferentes das galáxias normais, AGN são caracterizados por um núcleo extremamente brilhante o qual não pode ser associado com estrelas. Neste trabalho é estudado AGN em baixo e alto redshift. AGN em baixo são usadas com o objetivo de estudar em detalhes as propriedades físicas da região emissora de linhas largas (BLR), em particular a emissão de FeII. Em alto redshift é apresentado a descoberta de uma nova e mais distante rádio galaxia conhecida, alem disso, quasares em alto redshift são usados com o intuito de estudar seus buracos negros super massivos (SMBH) e como eles crescem. A tese começa com o estudo de galáxias Seyfert e quasares em baixo redshift a fim de analisar a BLR. O foco primário deste capítulo é usar espectros no infravermelho próximo (NIR) para estudar a emissão de FeII e seu papel na BLR. Para analisar e emissão de FeII em AGN é apresentado uma amostra de 25 AGN observado no NIR com SpeX no Infrared Telescope Facility (IRTF). A emissão de FeII nestes AGN foi modelada usando o único template de FeII disponível no NIR. Este template foi testado na amostra. Os resultados obtidos mostram que o template de FeII no NIR modela bem a emissão em AGN, independentemente de sua luminosidade ou intensidade de FeII. Foi detectado um excesso de FeII em 9200Ang em todos os espectros da amostra, como predito pelos modelos teóricos de FeII. Este resultado confirma fluorescência de Ly-alpha como um mecanismo de excitação na produção da emissão de FeII. A emissão de FeII no NIR foi caracterizado através do excesso em 9200Ang e das linhas de 1 micron e foi encontrada uma forte correlação entre estas quantidades e a emissão óptica de FeII, o que mostra que fluorescência de Ly-alpha tem um papel importante na produção de FeII. Foi estimado um limite inferior para a contribuição deste mecanismo de 18% na produção de FeII óptico. A analise dos pefis das linhas de FeII10502, OI11287, CaII8664 e Pa-Beta mostram que as três primeiras possuem larguras similares. Em contra partida, FeII é sistemáticamente mais estreita, por um fator 0.7, do que Pa-Beta. Assumindo que as nuvens emissoras são virializadas, este resultado implica que o FeII é formado em uma região duas vezes mais distante que Pa-Beta, que pode variar entre 8.5 e 198.2 anos-luz. Este resultado é importante para colocar vínculos em modelos de fotoionização futuros que estudarão a emissão de FeII. O segundo resultado apresentado nesta tese é a descoberta de uma nova rádio galáxia, TGSSJ1530+1049, em z=5.72, a qual é a rádio galáxia mais distante já descoberta desde TNJ0924-2201 em z=5.19 em 1999. Esta galáxia foi descoberta através de observações específicas de galáxias com espectro ultra inclinados selecionadas em 150MHz. A análise deste índice espectral entre 150MHz e 1.4GHz mostrou um alpha{150MHz}{1.4GHz}=-1.4, e imageamento mostrou uma estrutura compacta e não resolvida espacialmente. A espectroscopia foi realizada com o telescópio GEMINI usando o GEMINI Multi-Object Spectrograph (GMOS) e revelou a presença de uma única linha de emissão observada em lambda=8170ang. O perfil assimétrico da linha, a ausência de outras linhas na região do óptico, e alta largura equivalente levou a conclusão de que esta linha é Ly-alpha, em z=5.72. Foi medido uma luminosidade de 5.7x10^{42}erg/s, uma FWHM de 370km/s, uma extensão espacial de 3.5Kpc, e uma luminosidade em rádio de L_{150 Mhz}=29.1W/Hz. Apesar da luminosidade da linha e FWHM serem comparáveis à aquelas de galáxias emissoras de Ly-alpha rádio silenciosas, o tamanho e a luminosidade em rádio são comuns em outras rádio galáxias em z>4. Imagemento no NIR em J e K com o Large Binocular Telescope (LBT) usando LBT Utility with CAM and Integral FIELD (LUCI) não detectou a galáxia hospedeira a um limite de 3-sigma de J>24.4 e K>22.4 mag. Estes limites são consistentes com aqueles esperados para uma rádio galáxia em z>5, e em acordo com a relação K-z para rádio galáxias. Foi estimado um limite para a massa estelar usando modelos de população estelar e encontrou-se M_{stars}<10^{10.5}Msol, o que sugere que a rádio galáxia está em uma fase ainda jovem de sua evolução. O terceiro resultado principal desta tese é relacionado a quasares em alto redshift e seus SMBH. Foi usado uma amostra de 35 quasares radio-altos em alto redshift (2.2<z<3.5) selecionados do levantamento \Clusters Around Radio Loud AGN (CARLA) e observados com Very Large Telescope (VLT) usando Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared (SINFONI). Foi usado a linha de H-alpha para se estimar massas de BH precisas e compara-las com resultados anteriores usando CIV. Os resultados mostram que o espalhamento estre estes dois métodos é de 0.27 dex. Foi encontrado que a taxa de Eddington se correlaciona fortemente com Ha-alpha e L5100 mas apenas moderadamente com MBH. Por outro lado, foi encontrado que a potência de rádio não se correlaciona com os principais observáveis. Foi etimado a taxa de crescimento dos BH da amostra e encontrou-se uma média abaixo da idade cósmica no redshift dos quasares, no entanto uma porção significante deles possuem idades maiores que esta. Os resultados sugerem que as massas destes BH experienciaram um crescimento próximo ao limite de Eddington no passado, seguido por uma fase de acrescimo reduzido com o L/L_Edd medido em z~2. Este capítulo é concluído revisitando a correlação entre M_BH e o ambiente medido pelo levantamento CARLA e os resultados são discutidos no contexto do relação M-sigma observada localmente.
Abstract: Active galactic nuclei (AGN) are the most luminous astronomical objects in the sky. Different from normal galaxies, AGN are characterized by a strong luminous nucleus which can not be associated with its stars. In this work we study AGN at low and high redshift. We use low redshift AGN in order to study in detail the physical properties of the broad line region (BLR), in particular its FeII emission. Moving to the high redshift universe we present a new discovery of the most distant radio galaxy known and we use high redshift quasars in order to study their central supermassive black holes (SMBH) and how they grow. We start this thesis by studying low redshift Seyfert galaxies and quasars to probe their broad line region (BLR). Our primary focus here is to use near-infrared (NIR) spectra to study the FeII emission and its role in the BLR. In order to analyse FeII emission in AGN we present a sample of 25 AGN observed with the SpeX at the Infrared Telescope Facility (IRTF) in the NIR. We modeled the FeII emission in these AGN using the only NIR template available. We tested the NIR FeII template for our entire sample. The results obtained show that the NIR FeII template successfully reproduces the NIR FeII emission in AGN, independent of their luminosity and FeII intensity. We detected the FeII bump at 9200Ang in all spectra of our sample, as predicted by theoretical models. This result confirms Ly-alpha fluorescence as one of the excitation mechanisms responsible for the production of the FeII emission. We analysed the FeII emission in the NIR through the 9200Ang bump and the 1 micron lines and find a strong correlation between these features and the optical FeII emission, proving that Ly-alpha fluorescence plays an important role in the FeII production. We estimate an inferior limit of 18% for the contribution of this mechanism to the production of the optical FeII emisison. The analysis of the line profiles of the FeII 10502Ang, OI 11287Ang, CaII 8664Ang and Pa-Beta lines shows that the first three ones have similar widths. On the other hand, FeII is systematically narrower by a factor of 0.7 than Pa-Beta. Assuming the emitting clouds are virialized, this result implies that the FeII is formed in a region that is twice more distant than Pa-Beta, ranging 8.5 to 198.2 light-days. This is important for constraining future photoionization models aimed to study the FeII emission. The second main result of this thesis is the discovery of a new radio galaxy, TGSSJ1530+1049, at z=5.72 which is the most distant radio galaxy to be discovered since TNJ0924-2201 at z=5.2 in 1999. This galaxy was discovered through the follow up of ultra-steep spectrum galaxies selected at 150MHz. The analysis of the spectral index at 150Mhz and 1.4GHz shows an alpha(150 MHz)(1.4 GHz)=-1.4, and images with the Very Large Array (VLA) at 1.4GHz show an unresolved compact structure. The spectroscopic follow up was carried out with the GEMINI telescope using the GEMINI Multi-Object Spectrograph (GMOS) and revealed the presence of a single emission line at the observed wavelength of lambda=8165Ang. The asymmetric shape of the line, absence of other optical lines, and high equivalent width lead us to conclude that this line is Lyman-alpha, at z=5.72. We measured a line luminosity of 5.7x10^42erg/s, a FWHM of 370km/s, a deconvolved physical extent of 3.5kpc, and a radio luminosity of L{150Mhz}=29.1$W/Hz. Although the line luminosity and full width at half maximum (FWHM) are comparable to those of other non-radio Lyman alpha galaxies the size and radio luminosity are common to those of other z>4 radio galaxies. NIR imaging in J and K with Large Binocular Telescope (LBT) using LBT Utility with CAM and Integral FIELD (LUCI) did not detect the host galaxy at the 3-sigma detection limit of J>24.4 and K>22.4 mag. These limits are consistent with those expected for a radio galaxy at z>5 in accordance with the radio galaxy K-z relation. We estimate the stellar mass limit using simple stellar population models finding M_{stars}<10^{10.5} Msol, which suggests a radio galaxy in an early phase of evolution. The third maing result of this thesis relates to high redshift quasars and their supermassive black holes (SMBH). We used a sample of 35 high redshift radio loud quasars (2.2<z<3.5) from the Clusters Around Radio Loud AGN} (CARLA) survey observed with the Very Large Telescope (VLT) using the Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared (SINFONI). We used the H-alpha line for accurate estimates of the BH masses and compare with previous results using CIV. Our results show a reduced scatter of 0.27dex of CIV compared to H-alpha. We found that the Eddington ratio strongly correlates with H-alpha and L(5100) and only moderately with M_{BH}. On the other hand, the radio power does not correlate with the main observables. We estimate the growth time of the BH and found a median below the cosmic age at the redshift of the quasars, but with a significantly fraction of them having longer times. Our results suggest that the BH mass of these quasars experienced a near-Eddington growth in the past, followed by a slower accretion phase at the measured L/L_{Edd} until z~2. We finish this chapter revisiting the correlation between the M_{BH} and environment as measured by the CARLA survey and discuss our results in the context of the local M-sigma relation.
Keywords: quasares;galáxia ativa;buraco negro;rádio-galáxia
???metadata.dc.subject.cnpq???: ASTRONOMIA::ASTROFISICA EXTRAGALACTICA
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Observatorio Nacional
???metadata.dc.publisher.initials???: ON
???metadata.dc.publisher.department???: Divisão de Programas de Pós-Graduação - DIPPG
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Astronomia
Citation: MARINELLO ASSIS DE OLIVEIRA, MURILO. AGN at low and high redshifts: physical properties and co-evolution of galaxies and black holes. 2019., 131 páginas da Tese do Programa de Pós-Graduação em Astronomia - Observatório Nacional, ON.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/81
Issue Date: 12-Apr-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado PPGA

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