京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第24418号 / 理博第4917号 / 新制||理||1702(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)准教授 岩室 史英, 教授 嶺重 慎, 教授 太田 耕司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

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For the past several decades, mass estimates for supermassive black holes hosted by active galactic nuclei (AGN) have been made with the reverberation mapping (RM) technique. This methodology has produced consistent results and has been used to establish several relations that link the characteristics of the host galaxy to the mass of the central black hole. Despite this success, there are less than 50 AGN with black hole masses derived from RM. This low number is generally attributed to the difficulties in coordinating large blocks of telescope time for making simultaneous photometric and spectroscopic observations. Spectroscopic observations also generally require several months of nightly observations with moderate to large size telescopes as the signal-to-noise ratio is too low for smaller telescopes. We have made photometric observations of NGC 5548 in four filters (a custom-made Hα10 filter, the Strömgren y filter, the Johnson/Cousins V filter and the Johnson/Cousins R filter) in order to evaluate a photometric methodology for determining the lag time between the variations observed in the continuum and the Hα emission from the broad-line region (BLR) gas. This time delay represents the mean light travel time to the BLR and is therefore a measurement of the mean BLR radius. Multiple JAVELIN analyses of the three continuum light curves (y, V, and R), relative to the light curve from the Hα10 filter yields a value for τ = 3.3 ± 0.1 days. Adopting a value of f = 5.5, along with a single-epoch spectroscopic measurement from Park et of Δv = 4354±25 km/s, enables us to estimate a black hole mass of M_BH = 67.2±2.2x10^6 M_sun.

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Les Noyaux actifs de galaxie (AGN) incluent les sources quasi stables les plus énergétiques connues dans l'univers jusqu'à aujourd’hui. Du fait de leur distance, de leur haute luminosité et de leur petite taille, leurs régions intérieures ne sont pas directement résolvables avec les télescopes actuels. C’est pour ces raisons que nous avons besoin de techniques d’observation indirectes et de modèles théoriques pour discerner leur structure. Dans cette optique, le rôle de la polarimétrie est crucial. Elle a été ces dernières années la méthode clé qui a permis de développer le modèle unifié des AGN et pourrait, à l’avenir, nous offrir des nouveaux éléments pour sonder les régions des AGN irrésolues. Dans cette thèse, j’ai conduit des simulations sur les transferts radiatifs relatifs aux rayonnements continus émis des différentes régions intérieures des AGN en utilisant la nouvelle technique de cartographie de réverbération polarimétrique. Ce travail a été inspiré par les recherches de Gaskell et al. (2012). Le but de cette recherche est de fournir des modèles théoriques sur les différents composants des AGN en considérant le rayonnement polarisé en fonction du temps. La polarisation induite par la diffusion a été modélisée et différentes géométries de poussières circumnucléaires ont été testées. Les résultats incluent les effets de l’agrégation des poussières et différentes compositions de poussière. Pour étendre le modèle, les effets complémentaires des vents ionisés s’étirant en direction des pôles ont également été étudiés ainsi que ceux de l’anneau de diffusion équatorial théorique, avec pour postulat qu'il explique l’angle de polarisation observé dans les pôles des AGN. Les simulations ont été exécutées en utilisant une version du code STOKES incluant la dépendance temporelle. Il sera possible d'étendre ce travail à l'avenir. Les prochaines étapes suggérées incluront des raies d'émission aux modélisations ainsi que plus de complexité concernant la géométrie et la distribution de la poussière et/ou des électrons dans les régions de diffusion. Ce travail sera important pour profiter de futures données observationnelles systématiques avec un bon échantillonnage temporel. / Active galactic nuclei (AGN) include the most powerful quasi-steady sources of energy known to date in the universe. Due to their distance, high brightness and small size, their inner regions are not directly resolvable with current telescopes. This is the reason why indirect techniques and theoretical models are needed to discern their structure. In this scenario the role of polarimetry is crucial. In the past it was the key method that led to the development of the Unified Model of AGN and in the future, it may give us new clues to probe unresolved AGN regions. In this thesis, I conducted radiative transfer simulations for continuous radiation of different inner regions of the AGN using the new technique of polarimetric reverberation mapping. This work has been inspired by the work of Gaskell et al. (2012). The goal of this research is to provide theoretical models of the different components of the AGN considering time-dependent polarized radiation. Scattering induced polarization has been modeled and different circumnuclear dust geometries have been explored. The results include the effects of clumpiness and different dust compositions. To further extend the model, the effects of additional extended ionized winds along the polar direction have also been explored as well as the putative equatorial scattering ring postulated to explain the polarization angle observed in pole-on AGN. The simulations were run using a time-dependent version of the STOKES code. It will be possible to extend this work in the future. Suggested future steps are including emission lines in the models, as well as more complexity in the geometry and distribution of dust and/or electrons in the scattering regions. This work will be important for taking advantage of systematic future observational data with good temporal sampling.