evolución de núcleos activos de galaxias en el infrarrojo

Resumen

Los Núcleos Galácticos Activos (AGN por sus siglas en inglés) han jugado seguramente un papel más importante del inicialmente pensado en el universo temprano y en su posterior evolución, De hecho, la visión que tienen los astrónomos del fenómeno AGN ha cambiado significativamente en los últimos 15 años. Los AGN ya no son únicamente fuentes con elevadas luminosidades y propiedades extremas y exóticas que hacen posible su detección en un universo mucho más joven. La estrecha relación encontrada entre la masa del agujero negro y las propiedades del bulbo de la galaxia huésped, así como las similitudes entre los picos de formación estelar y la actividad de acrecimiento en agujeros negros implican que la evolución de las galaxias y de los AGN están estrechamente ligadas. La densidad de AGN nos da, no sólo información sobre la importancia relativa de la actividad de acrecimiento en el cómputo global de energía en el universo, sino que además impone importantes limitaciones en la formación inicial de estructuras y en la ulterior evolución de las galaxias. Las propiedades generales de los AGN habían sido estudiadas en detalle en el óptico, radio y rayos--X, mientras que poco se conocía a otras longitudes de onda. En particular, había poca información sobre la densidad de AGN en el infrarojo ni de su posible contribución al fondo cósmico a esas longitudes de onda, importante por contener información sobre la formación inicial de estructuras y su evolución con el tiempo cósmico. Existían además indicaciones de que una fracción importante de AGN oscurecidos (tipo--2) no había sido detectada. El IR-medio ofrece la ventaja de verse menos afectado por material atenuante a lo largo de la línea de visión, proporcionando además una región del espectro donde la contribución de los AGN respecto a la emisión estelar se maximiza. Nuestro objetivo era por tanto investigar por primera vez la evolución de la función de luminosidad de los AGN, tanto los de tipo--1 (poca atenuación) como los de tipo--2, selecccionados en el IR-medio para poder así estimar su contribución directa al fondo cósmico en el IR. Solo con una muestra IR con un número significativo de objetos seleccionados en un rango amplio tanto en desplazamiento al rojo como en flujo, se podía conseguir el objetivo. Así hemos completado un seguimiento fotométrico y espectroscópico de 406 fuentes a 15 micras detectadas por el satélite ISO en el campo S1 del cartografiado ELAIS. Este programa dió como resultado la identificación óptica del más del 80\% de las fuentes IR y una clasificación espectroscópica del 70\%. La muestra de AGN de ELAIS-S1 se completó localmente (z~0) con fuentes seleccionadas con IRAS, y a más alto z con los campos cosmológicos profundos de ISO (ELAIS-S2, HDF-N/-S, y CFRS). Encontramos que la evolución de las AGN de tipo-1 es compatible con una evolución sólo en luminosidad y con una intensidad similar a la observada en el óptico y en rayos--X. Nuestro análisis indica que esta muestra no parecen incluir sesgos importantes. Una evolución similar es observada para la población de tipo-2 con valores de k_L comprendidos entre ~1.8 y ~2.6, dependiendo fuertemente de la distribución espectral de energía adoptada en el cálculo de las luminosidades. En este caso, la pendiente de la función de luminosidad para las fuentes más débiles depende fuertemente de z, causado en parte por la pérdida de una fracción de estas AGN clasificadas como galaxias dadas las características de su espectro óptico. Esta interpretación está avalada por la discrepancia en un factor 2--3 entre la cuentas reales observadas por Spitzer a 24 micras y las calculadas con nuestros modelos. Nuestros modelos indican además que el fenómeno AGN proporciona el 4-10% de la energía contenida en el fondo cósmico IR. Este valor tiene que ser considerado sólo un límite inferior dado el importante sesgo presente en la muestra de las AGN oscurecidas.