Akkretion von Schwarzen Löchern und Sternebildung als Treiber der Gasanregung und Chemie in Markarian 231

Wir präsentieren ein vollständiges hochauflösendes SPIRE FTS-Spektrum der nahegelegenen ultralumineszenten Infrarotgalaxie Mrk 231. Insgesamt werden 25 Linien detektiert, darunter CO J = 5–4 bis J = 13–12, 7 Rotationslinien von H2O, 3 von OH+ und jeweils eine Linie von H2O+, CH+ und HF. Wir stellen fest, dass die Anregung der CO-Rotationsniveaus bis J = 8 durch UV-Strahlung aus der Sternebildung erklärt werden kann. Die ungefähr parallele Helligkeitsverteilung der CO-Linien über die Rotationsleiter oberhalb von J = 8 erfordert jedoch die Anwesenheit einer separaten Anregungsquelle für die höchsten CO-Linien. Wir untersuchen die Röntgenheizung durch das akkretionierende supermassive schwarze Loch in Mrk 231 als eine Anregungsquelle für diese Linien und stellen fest, dass sie die beobachteten Helligkeiten reproduzieren kann. Wir betrachten auch ein Modell mit dichtem Gas in einem starken UV-Strahlungsfeld, um die höchsten CO-Linien zu erzeugen, stellen jedoch fest, dass dieses Modell die heiße Staubmasse in Mrk 231 stark übervorhersagt. Unser favorisiertes Modell besteht aus einer sich bildenden Scheibe mit einem Radius von 560 pc, die Klumpen von dichtem Gas enthält, die starker UV-Strahlung ausgesetzt sind, und die Emission der CO-Linien bis J = 8 dominiert. Röntgenstrahlen des akkretionierenden supermassiven schwarzen Lochs in Mrk 231 dominieren die Anregung und Chemie der inneren Scheibe bis zu einem Radius von 160 pc, was mit der Röntgenleistung des AGN in Mrk 231 übereinstimmt. Die außergewöhnliche Helligkeit der OH+ und H2O+ Linien offenbart die Signatur der durch Röntgenstrahlen angetriebenen Anregung und Chemie in dieser Region.