[論文レビュー] A broadband X-ray view of NGC4945

M. Guainazzi, G. Matt+4 more|ArXiv.org|Jan 31, 2000

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、BeppoSAXを用いたNGC 4945の広帯域X線分析を行い、硬いX線連続スペクトルと強い鉄Kα線を示す、高吸収・変動性の強い活動銀河核（AGN）が明らかになった。結果は、AGNが全波長放射の主因を占めることを裏付け、とくにNGC 4945のようなスターバースト-AGN複合系において、X線が遮蔽されたAGNを検出する最適な波長帯であることを支持する。

ABSTRACT

We present the results of a BeppoSAX observation of the nearby spiral galaxy NGC4945 in the 0.1-200 keV energy band. The nuclear X-ray emission emerges above ~7 keV, through an absorber with column density N_H ~ a few 10^24/cm/cm. Its remarkable variability (doubling/halving timescale ~10^4 s) is not associated with any appreciable spectral changes, ruling out variations of the interposed absorber or changes in the primary continuum shape. The intense iron K-ALPHA fluorescent emission line is likely to be produced by the same nuclear absorbing matter. Our estimate of the intrinsic nuclear power suggests that the active nucleus dominates the bolometric energy output of NGC4945, if its nucleus has a typical quasar L_X/L(bol) ratio. This supports the idea that X-rays are the best energy band to search for absorbed AGN. The 0.1-5 keV emission is extended along the plane of the galaxy, and most likely due to a population of unresolved binaries, as believed to happen in several early-type galaxies. Alternatively, hot gas associated with a starburst-driven superwind outflow could substantially contribute to the extended emission above 1 keV.

研究の動機と目的

• NGC 4945のX線放射の性質を解明すること。NGC 4945は、スターバースト-AGNの併存を示す近距離の渦巻銀河である。
• 軟X線および中間X線放射が、解像度の低い連星系の寄与か、ホットなスーパーウインドガスの寄与かを特定すること。
• 強力な鉄Kα線の起源とその核吸収体との関連性を評価すること。
• 硬X線放射が、コンプトン厚い吸収体の背後に位置する非熱的AGN連続スペクトルと整合しているかを検証すること。
• 赤外スターバーストの指標が顕著であるにもかかわらず、AGNが全波長放射の主因を占めているという仮説を検証すること。

提案手法

• 0.1–200 keVのエネルギー範囲をカバーするBeppoSAX観測を実施。10 keV以上で高い感度を確保し、2–10 keVで鋭いPSFを有する。
• LECSおよびMECS画像を分析し、軟X線および中間X線の空間的広がりを調査し、離散的源を同定する。
• アーカイブされたROSAT/PSPCデータを再分析し、軟X線の形態を比較し、変動性を検出する。
• Xspec 10を用いて広帯域X線スペクトルをフィットし、パワー法則連続スペクトル、熱的成分、蛍光鉄線を含むモデルをテストする。
• 変動時間スケール（倍増・半減時間 < 10^4 s）とスペクトル安定性を評価し、内在的AGN変動を推測する。
• Mattら（1999b）の透過モデルを用いて、観測された鉄線等価幅と吸収体の密度から予測される値を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.1–5 keVの軟X線放射は銀河平面に沿って広がっており、その主な起源は解像度の低い連星系か、ホットなスーパーウインドガスか？
• RQ2 強力な鉄Kα線の起源は何か？ また、X線連続スペクトルと同一の吸収物質での蛍光と整合しているか？
• RQ3 10 keV以上の硬X線放射は、コンプトン厚いスクリーンに吸収された非熱的AGN連続スペクトルに起因しているか？
• RQ4 観測されたX線変動は、吸収体の変化か連続スペクトル形状の変化に起因するか、それとも内在的AGN変動を反映しているか？
• RQ5 赤外スターバーストの指標が顕著であるにもかかわらず、AGNはNGC 4945の全波長放射を支配しているか？

主な発見

• 0.1–5 keVの放射は銀河平面に沿って広がっており、5 arcmin以内で対称的である。SE方向の広がりは、ROSATおよびBeppoSAXの両方で検出された2つの離散的源に起因する可能性が高い。
• 10 keV以上の硬X線スペクトルは、N_H ~ 数×10^24 cm^-2のコンプトン厚いスクリーンに吸収された非熱的AGN連続スペクトルで最もよくフィットされる。
• 核部は強い変動性を示し、倍増・半減時間は約10^4 sである。これに伴うスペクトル変化は認められず、吸収体の変調ではなく、内在的AGN変動を示唆する。
• 鉄Kα線の中心エネルギーは、中性または軽度にイオン化された鉄（Fe I–Fe XX）と整合的であり、顕著な固有幅拡張（>200 eV）は認められない。これにより、核起源であることが支持される。
• 観測された鉄線等価幅は、同一の吸収媒体での蛍光と整合的であり、コンプトン反射成分を必要としない。これは、Circinus銀河とは異なり、鉄線が吸収体の蛍光に起因していることを示唆する。
• 内在的核X線放射度は、NGC 4945の全波長放射の主因がAGNであることを示唆し、スターバースト過程がエネルギー収支を支配するとの解釈に疑問を呈する。