Energy balance of corona in black-hole accretion disks

Abstract

The presence of X-ray radiation that comes from the innermost regions of Active Galactic Nuclei indicates a presence of a hot gas component located close to the central black hole. The exact location and geometry of this so called corona is not known and various configurations are being considered in the literature. One of the suggestions for the geometry is a rather compact region located on the symmetry axis of the black hole (lamp-post model). Another variant is a layer that surrounds the accretion disk on both sides (slab model). Other models consider anything in between also in combination with a truncated disk. One of the key questions connected with the corona that is not often addressed is how is the corona energized, i.e. where does it take energy from. Assuming the disk is the only source of energy in an accreting system and that its internal energy is partly radiated and partly used to support magnetic fields, we evaluate geometrical constraints on the corona from the energy conservation condition. Lastly, we try to investigate the total emitted spectrum of a system consisting of a central black hole, a thin accretion disk and a slab corona. 1

X-ray záření pocházející z nejvnitřnějších regionů jáder aktivních galaxií svědčí o prezenci horké složky plynové struktury, která je umístěná těsně nad centrální černou dírou. Konkretní poloha a geometrie takové struktury, tzv. koróny není zatím známá a v literatuře byly široce zkoumany její rozmanité konfigurace. Jeden z předpokládů o geometrii koróny je takový, že koróna je představována jakožto kompaktnější oblast umístěná na ose symetrie černé díry (lamp-post model). Jiná možnost je představovat korónu jako rovinu, z obou stran obklopující akreční disk. Další předpoklady o tvaru koróny obsahuji něco mezi předchozímí dvěma možnostmi a mohou se kombinovat s komolým diskem. Jedná z klíčových otázek, která se avšak málokdy pokládá, je otázka energe- tického zásobování koróny, tj. odkud koróna čerpa svou energii. Za předpokladu o disku jako o jediném zdroji energie v akreujícím systému a taktéž o tom, že jeho iterní energie je částečně vyzařovaná a částečně přenesená magnetickými polí, odvodili jsme ze zachování energie omezení, která můžou být kladená na geome- trii koróny. Nakonec, snažíme se vyšetřit celkové vyzarováné spektrum systému složeného z černé...