Infrared emission of active galaxies

Abstract

ABSTRACT: Nowadays it is accepted that all galaxies with significant bulge component contain a supermassive black hole (SMBH) in their centres. This SMBH plays an important role in the formation of galaxies, being quiet in some galaxies and accreting material and growing in others. The latter phenomenon is referred to as an active galactic nuclei (AGN) and it is very energetic, with the central region being able to reach luminosities as high as a few thousands that of the host galaxy. All AGN have the same components according to the simplest version of the unified model and emit in all the electromagnetic spectrum, with each AGN component peaking at a different range. The observational differences observed between different types of AGN are explained by orientation effects, with the obscuring dusty torus being the key ingredient to explain this orientation dependence. Since the torus reprocesses the optical/UV radiation from the accretion disk and re-emits in the IR range, it is important to study this IR emission to understand the dusty torus of the AGN.

The main goal of this thesis is to study the IR emission of AGN in nearby galaxies as well as active galaxies in cosmological fields. This thesis is divided into two different parts. The main objective of the first part is to select AGN in cosmological fields by their IR variability using Spitzer/MIPS 24 μm data while the objective of the second part is to study the dust heated by the AGN in nearby Seyfert galaxies using data from Herschel and from ground-based telescopes.

RESUMEN: Actualmente se cree que existen agujeros negros supermasivos (SMBH) en el centro de todas las galaxias con un bulbo prominente. Este SMHB juega un papel importante en la formación de las galaxias, estando en algunas de ellas inactivo mientras que en otras el SMBH está acretando material y creciendo. Este último fenómeno se conoce como núcleo galáctico activo (AGN) y es muy energético, pudiendo alcanzar la luminosidad de la región central miles de veces la luminosidad de la galaxia anfitriona. Según la versión más simple del modelo unificado, todos los AGN tienen la misma estructura y emiten en todo el espectro electromagnético, con cada componente teniendo el máximo de emisión en un rango diferente. Sus diferencias observacionales se explican mediante efectos de orientación, siendo el toro de polvo y gas el ingrediente clave para explicar esta dependencia. Como el toro reprocesa la emisión óptica y ultravioleta (UV) del disco de acreción y la reemite en el rango infrarrojo (IR), es importante el estudio de la emisión en el IR para entender las propiedades del toro de polvo que rodea al AGN.

El principal objetivo de esta tesis es el estudio de la emisión IR tanto en AGN de galaxias cercanas como de galaxias en campos cosmológicos. Esta tesis está dividida en dos partes diferentes. El principal propósito de la primera parte es la selección de AGN en campos cosmológicos por medio de la variabilidad en el IR, usando para ellos datos de Spitzer/MIPS 24 µm. El objetivo de la segunda parte es el estudio del polvo calentado por el AGN en galaxias cercanas usando para ello datos de Herschel y de telescopios en tierra.