[論文レビュー] A Highly Doppler Blueshifted Fe-K Emission Line in the High-Redshift QSO PKS 2149-306

T. Yaqoob, I. M. George+4 more|PubMed|Sep 15, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 15被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移 z=2.345 のクェーサー PKS 2149-306 を ASCA で観測した結果、約 17 keV で非常にブルーシフトした Fe-K 開口線の検出を報告している。この線はクェーサーフレームで等価幅 300±200 eV であり、0.75c に近いバルクアウトフロー速度を示し、おそらく降着円盤および相対論的アウトフローにおけるコンプトン散乱に起因すると考えられる。これは高赤方偏移クェーサーにおける同種の Fe-K 線の初回検出であり、別のクェーサー PKS 0637-752 と同様に共通のドップラー因子（約 2.7）を示している可能性がある。

ABSTRACT

We report the results from an ASCA observation of the high-luminosity, radio-loud quasar PKS 2149-306 (redshift 2.345), covering the approximately 1.7-30 keV band in the quasar frame. We find the source to have a luminosity approximately 6x1047 ergs s-1 in the 2-10 keV band (quasar frame). We detect an emission line centered at approximately 17 keV in the quasar frame. Line emission at this energy has not been observed in any other active galaxy or quasar to date. We present evidence rejecting the possibility that this line is the result of instrumental artifacts or a serendipitous source. The most likely explanation is blueshifted Fe-K emission (the equivalent width is EW approximately 300+/-200 eV, quasar frame). Bulk velocities of the order of 0.75c are implied by the data. We show that Fe-K line photons originating in an accretion disk and Compton scattering off a leptonic jet aligned along the disk axis can account for the emission line. Curiously, if the emission-line feature recently discovered in another quasar (PKS 0637-752, z=0.654) at 1.6 keV in the quasar frame is due to blueshifted O vii emission, the Doppler blueshifting factor in both quasars is similar ( approximately 2.7-2.8).

研究の動機と目的

• クェーサー PKS 2149-306 (z=2.345) の X レイスペクトルで観測された、以前未観測の約 17 keV の発光線の起源を調査すること。
• 観測された X レイ線が機器的アーティファクトや偶然の背景源に起因する可能性を除外すること。
• この線が降着円盤またはプラズマのアウトフローからの相対論的 Fe-K 発光と整合するかを特定すること。
• 線のドップラー・シフトがクェーサー中心エンジン内の運動学的および物理的状態に与える含意を検討すること。

提案手法

• クェーサー PKS 2149-306 の ASCA 衛星観測による X レイデータの分析。
• クェーサー静止フレームにおける約 17 keV の発光線を同定・特徴付けるためのスペクトルフィッティング。
• 降着円盤およびコンプトン散乱領域からの相対論的 Fe-K 発光の理論モデルと、観測された線エネルギーおよび幅を比較すること。
• 等価幅（300±200 eV）およびドップラー・シフトの評価により、バルクアウトフロー速度を推定すること。
• 相対論的ディスク反射モデルを用いて、線がディスクからの相対論的に幅広がった Fe-K 線に起因する可能性を検証すること。
• クェーサー PKS 0637-752 (z=0.654) の Ovii 線から導かれたドップラー因子と比較し、アウトフロー特性の整合性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 PKS 2149-306 の X レイスペクトルで検出された 17 keV 発光線の起源は何か？
• RQ2 観測された線が機器的アーティファクトまたは背景源に起因する可能性はあり得るか？
• RQ3 クェーサー静止フレームで極めてブルーシフトした高エネルギー Fe-K 線を説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ4 発光プラズマの推定バルク速度は何か？他の相対論的アウトフローと比較するとどうなるか？
• RQ5 このクェーサーと以前に観測された PKS 0637-752 の Ovii 線を結ぶ共通の物理的メカニズムまたはドップラー因子は存在するか？

主な発見

• クェーサー静止フレームで約 17 keV の発光線が検出され、赤方偏移 z=2.345 における非常にブルーシフトした Fe-K 線に対応する。
• クェーサーフレームにおける線の等価幅は 300±200 eV であり、高密度でイオン化された小形領域からの強い発光を示唆する。
• 線エネルギーおよびドップラー・シフトから、約 0.75c のバルクアウトフロー速度が推定され、相対論的運動と整合する。
• スペクトルおよび空間的分析により、線が機器的要因や偶然の源に起因する可能性は低いと確認された。
• 観測された線は、おそらくディスクまたは風からの相対論的アウトフローにおける Fe-K 光子のコンプトン散乱によって最もよく説明される。
• この線から推定されたドップラー因子（約 2.7）は、PKS 0637-752 の Ovii 線から導かれた値と一致しており、異なる赤方偏移においても共通のアウトフロー機構が存在する可能性を示唆している。