Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

NIRDust: Probing Hot Dust Emission Around Type 2 AGN Using K-band Spectra

Creators

  • 1. Argentine National Observatory
  • 2. Universidad Nacional de Córdoba
  • 3. Centro Científico Tecnológico - San Juan
  • 4. Instituto de Astronomía Teórica y Experimental
  • 5. National Space Activities Commission
  • 6. Instituto de Ciencias Astronómicas, de la Tierra y del Espacio
  • 7. Gemini North Observatory
  • 8. NSF's NOIRLab

Description

Hot dust in the proximity of AGNs strongly emits in the Near Infrared producing a red excess that, in type 2 sources, can be modeled to measure its temperature. In the era of high spatial-resolution multi-wavelength data, mapping the hot dust around Supermassive Black Holes is important for the efforts to achieve a complete picture of the dust role and distribution around these compact objects. In this work we propose a methodology to detect the hot dust emission in the proximity of Type 2 AGNs and measure its temperature using K-band spectra ($\lambda_c$ = 2.2\,$\mu$m). To achieve this, we have developed NIRDust, a Python package for modeling K-band spectra, estimate the dust temperature and characterize the involved uncertainties. We tested synthetic and real spectra in order to check the performance and suitability of the physical model over different types of data. Our tests on synthetic spectra demonstrated that the obtained results are influenced by the signal-to-noise ratio (S/N) of the input spectra. However, we accurately characterized the uncertainties, which remained below $\sim$150 K for an average S/N per pixel exceeding 20. Applying NIRDust to NGC 5128 (Centaurus A), observed with the Gemini South Telescope, we estimated a dust temperature of 662 and 667 K from Flamingos-2 spectra and 697 and 607 K from GNIRS spectra using two different approaches.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ينبعث الغبار الساخن بالقرب من AGNs بقوة في الأشعة تحت الحمراء القريبة مما ينتج عنه فائض أحمر يمكن نمذجته، في مصادر النوع 2، لقياس درجة حرارته. في عصر البيانات متعددة الأطوال الموجية عالية الدقة المكانية، يعد رسم خرائط الغبار الساخن حول الثقوب السوداء فائقة الكتلة أمرًا مهمًا للجهود المبذولة لتحقيق صورة كاملة لدور الغبار وتوزيعه حول هذه الأجسام المدمجة. نقترح في هذا العمل منهجية للكشف عن انبعاث الغبار الساخن بالقرب من AGNs من النوع 2 وقياس درجة حرارته باستخدام أطياف النطاق K ($\ lambda_c $= 2.2\, $\mu$m). ولتحقيق ذلك، قمنا بتطوير NIRDust، وهي حزمة Python لنمذجة أطياف النطاق الترددي K، وتقدير درجة حرارة الغبار وتوصيف أوجه عدم اليقين المعنية. اختبرنا الأطياف الاصطناعية والحقيقية من أجل التحقق من أداء وملاءمة النموذج المادي على أنواع مختلفة من البيانات. أظهرت اختباراتنا على الأطياف الاصطناعية أن النتائج التي تم الحصول عليها تتأثر بنسبة الإشارة إلى الضوضاء (S/N) لأطياف الإدخال. ومع ذلك، قمنا بتوصيف حالات عدم اليقين بدقة، والتي ظلت أقل من $\sim$ 150 ألف دولار لمتوسط S/N لكل بكسل يتجاوز 20. بتطبيق NIRDust على NGC 5128 (Centaurus A)، الذي لوحظ باستخدام تلسكوب Gemini South، قدرنا درجة حرارة الغبار بـ 662 و 667 كلفن من أطياف Flamingos -2 و 697 و 607 كلفن من أطياف GNIRS باستخدام نهجين مختلفين.

Translated Description (French)

La poussière chaude à proximité des AGN émet fortement dans le proche infrarouge produisant un excès de rouge qui, dans les sources de type 2, peut être modélisé pour mesurer sa température. À l'ère des données multi-longueurs d'onde à haute résolution spatiale, la cartographie de la poussière chaude autour des trous noirs supermassifs est importante pour les efforts visant à obtenir une image complète du rôle et de la distribution de la poussière autour de ces objets compacts. Dans ce travail, nous proposons une méthodologie pour détecter l'émission de poussières chaudes à proximité des AGN de type 2 et mesurer sa température à l'aide de spectres en bande K ($ \lambda_c$ = 2,2\,$ \mu$m). Pour ce faire, nous avons développé NIRDust, un package Python pour modéliser les spectres en bande K, estimer la température de la poussière et caractériser les incertitudes impliquées. Nous avons testé des spectres synthétiques et réels afin de vérifier la performance et la pertinence du modèle physique sur différents types de données. Nos essais sur des spectres synthétiques ont démontré que les résultats obtenus sont influencés par le rapport signal sur bruit (S/B) des spectres d'entrée. Cependant, nous avons caractérisé avec précision les incertitudes, qui sont restées inférieures à $ \sim$ 150 K pour un S/N moyen par pixel supérieur à 20. En appliquant NIRDust à NGC 5128 (Centaurus A), observé avec le télescope Gemini South, nous avons estimé une température de poussière de 662 et 667 K à partir des spectres Flamingos-2 et de 697 et 607 K à partir des spectres GNIRS en utilisant deux approches différentes.

Translated Description (Spanish)

El polvo caliente en la proximidad de los AGN emite fuertemente en el infrarrojo cercano produciendo un exceso de rojo que, en las fuentes de tipo 2, se puede modelar para medir su temperatura. En la era de los datos de múltiples longitudes de onda de alta resolución espacial, el mapeo del polvo caliente alrededor de los agujeros negros supermasivos es importante para los esfuerzos por lograr una imagen completa del papel y la distribución del polvo alrededor de estos objetos compactos. En este trabajo proponemos una metodología para detectar la emisión de polvo caliente en las proximidades de AGNs Tipo 2 y medir su temperatura utilizando espectros de banda K ($\lambda_c$ = 2.2\,$\mu$m). Para lograr esto, hemos desarrollado NIRDust, un paquete de Python para modelar espectros de banda K, estimar la temperatura del polvo y caracterizar las incertidumbres involucradas. Probamos espectros sintéticos y reales para verificar el rendimiento y la idoneidad del modelo físico en diferentes tipos de datos. Nuestras pruebas en espectros sintéticos demostraron que los resultados obtenidos están influenciados por la relación señal-ruido (S/N) de los espectros de entrada. Sin embargo, caracterizamos con precisión las incertidumbres, que se mantuvieron por debajo de $\sim$ 150 K para una media de S/N por píxel superior a 20. Aplicando NIRDust a NGC 5128 (Centaurus A), observado con el Telescopio Gemini Sur, estimamos una temperatura del polvo de 662 y 667 K a partir de los espectros Flamingos-2 y 697 y 607 K a partir de los espectros GNIRS utilizando dos enfoques diferentes.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
NIRDust: فحص انبعاثات الغبار الساخن حول النوع 2 AGN باستخدام أطياف النطاق K
Translated title (French)
NIRDust : sondage des émissions de poussières chaudes autour de l'AGN de type 2 à l'aide de spectres en bande K
Translated title (Spanish)
NIRDust: sondeo de la emisión de polvo caliente alrededor de AGN tipo 2 utilizando espectros de banda K

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390602505
DOI
10.48550/arxiv.2401.01888

Is supplement to
https://openalex.org/W3157585085 (Other)
https://openalex.org/W3098831504 (Other)
https://openalex.org/W2964087321 (Other)
https://openalex.org/W2496900670 (Other)
https://openalex.org/W2087017121 (Other)
https://openalex.org/W2033355946 (Other)
https://openalex.org/W2032008768 (Other)
https://openalex.org/W2025335970 (Other)
https://openalex.org/W1654612645 (Other)
https://openalex.org/W1553218229 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina