Plasma Diagnostics in the Broad Line Region of Active Galaxies using Emission Lines

Lo spettro elettromagnetico dei nuclei galattici attivi (AGN) ha due caratteristiche specifiche: un intenso ed esteso continuo che va dalle lunghezze d’onda gamma al radio, e larghe ed intense righe di emissione (BEL) che provengono dalla cosiddetta Broad Line Region (BLR). Ad oggi la cinematica e la fisica della BLR non sono pienamente comprese e non esiste un'unica geometria per la BLR che possa essere applicata agli AGN. Finora e' stato assunto e accettato che la BLR sia ionizzata dall’intenso continuo proveniente dal disco di accrescimento attorno a un buco nero supermassiccio che sta al centro dell'AGN. Percio' si e' assunto che il principale meccanismo di ionizzazione di questa regione sia la fotoionizzazione e che le BEL siano il risultato della ricombinazione. In questa tesi di dottorato studiamo le proprieta' fisiche della BLR utilizzando le righe larghe di idrogeno ed elio. In precedenti ricerche le proprieta' fisiche, cioe' temperatura e densita' elettronica, sono state stimate in analogia alle nebulose in emissione (per esempio le regioni H II), per le quali sono state usati i rapporti di alcune righe in emissione (ad esempio le righe di [O III] e [N II]). Un altro modo di stimare questi parametri consiste nell’usare codici numerici complessi al fine di riprodurre lo spettro delle righe di emissione osservate. In questo lavoro proponiamo un metodo diretto per la stima delle proprieta' fisiche della BLR usando i rapporti di flusso delle righe in emissione della serie di Balmer dell’idrogeno e dell’elio (He I 5876 A e He II 4687 A). Questo metodo e' realizzato combinando il metodo del Boltzmann-plot (ampiamente usato per analizzare il plasma di laboratorio) e le simulazioni numeriche delle condizioni del plasma nella BLR, che sono realizzate con il codice di sintesi spettrale CLOUDY. Il metodo e' applicato ad un campione di spettri di AGN estratti dal database della SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Abbiamo trovato che in questo campione la temperatura della BLR cade nell’intervallo T(BLR) = 4000 - 18000 K, mentre la densita' di idrogeno vale n(H) = 10^8.6 - 10^11.5 cm^-3. I risultati ottenuti sono in buon accordo con precedenti stime approssimative di questi parametri fisici della BLR. Inoltre, studiamo qui la variazione della temperatura e della densita' della BLR in due AGN molto noti (NGC 5548 e NGC 4151), che sono stati osservati in un lungo periodo (8 anni per NGC 5548 e 11 anni per NGC 4151) con il telescopio russo di 6 m del SAO e il telescopio messicano di 2.1 m del INAOE. In conclusione, possiamo dire che il lavoro condotto in questa tesi di dottorato e' un tentativo di chiarire e comprendere meglio la natura della BLR negli AGN.