[論文レビュー] Discovery of a giant and luminous X-ray outburst from the optically inactive galaxy pair RXJ1242.6-1119

S. Komossa, J. Greiner|ArXiv.org|Aug 19, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、光学的に非活性な銀河対RXJ1242.6-1119から発生した巨大で明るいX線爆発の発見を報告している。この爆発は1.5年間で20倍を超える変動を示し、極めて軟らかなX線スペクトル（Γₓ ≈ -5）を示している。赤方偏移z=0.05における高い固有のX線放射度（Lₓ > 9×10⁴³ erg/s）と光学的非活性性から、まれな潮汐破壊現象または不活性状態の超大質量ブラックホールへの降着である可能性が示唆される。

ABSTRACT

We report the discovery of large-amplitude X-ray variability from the direction of the previously unknown, optically inactive galaxy pair RXJ1242.6-1119. The X-ray source shows variability by a factor > 20 between the ROSAT all-sky survey and a later pointed observation separated by ~1.5 yr. Its spectrum is extremely soft with photon index Gamma_x ~ -5, among the steepest ever observed among galaxies. Based on the redshift derived from the optical spectra, z=0.05, the source's intrinsic luminosity is large, L_x > 9x10^{43} erg/s. Surprisingly, the optical spectra of both galaxies are characterized by absorption lines and do not show signs of (Seyfert) activity. This makes RXJ1242-11 the third candidate for giant-amplitude variability in an otherwise non-active galaxy, the first two being NGC 4552 (in the UV; Renzini et al. 1995) and NGC 5905 (in X-rays; Bade et al. 1996, Komossa & Bade 1999). Several mechanisms to explain this unexpected and peculiar behavior are investigated. The most likely one seems to be an accretion event onto an otherwise dormant supermassive black hole (SMBH), e.g., by a tidal disruption event.

研究の動機と目的

• 光学的に非活性な銀河対RXJ1242.6-1119の方向から検出された、以前未知の極めて明るいX線爆発の原因を調査すること。
• 既知の活動銀河核（AGN）現象がX線変動性およびスペクトル的性質を説明できるか、あるいは新しいメカニズムを要するかを特定すること。
• 発光線やセイフェルト的特徴のない光学的活動の兆しなしに、中心部の駆動源の性質を評価すること。
• この爆発が、静止状態の系における超大質量ブラックホールによる恒星の潮汐破壊などの一時的現象に起因する可能性を評価すること。

提案手法

• ROSAT全天サーベイのアーカイブデータとその後のポイント化X線観測を用いて、X線変動を検出し特徴づけた。
• 源のX線スペクトルを測定し、光子指数Γₓ ≈ -5の極めて軟らかなエネルギー分布を確認した。これは銀河内X線源で測定された中で最も急勾配の一つである。
• 両銀河の光学スペクトロスコピーにより赤方偏移（z = 0.05）を決定し、固有のX線放射度を推定した。
• NGC 4552 や NGC 5905 などの非活性銀河における巨大な変動例と、同源の性質を比較した。
• 降着イベントや潮汐破壊を含む、代替の物理的モデルを評価し、観測された挙動を説明するものとした。
• 放射度およびスペクトルエネルギー分布の分析を用いて、X線放射メカニズムの性質を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 光学的に非活性な銀河対において、なぜ極端なX線変動（20倍以上）が生じるのか？
• RQ2 静止状態の銀河系において、なぜX線スペクトルがこれほど極めて軟らかくなるのか（Γₓ ≈ -5）？
• RQ3 赤方偏移z=0.05における高い固有X線放射度（Lₓ > 9×10⁴³ erg/s）は、不活性状態の超大質量ブラックホールが一時的な降着イベントを経験したことで説明可能か？
• RQ4 極めて強いX線出力があるにもかかわらず、なぜ光学的活動の兆しなし（AGNの特徴や発光線のない状態）なのか？
• RQ5 この爆発は、恒星の潮汐破壊などの既知のメカニズムや他の一時的現象と整合するか？

主な発見

• RXJ1242.6-1119のX線源は、ROSAT全天サーベイとその後のポイント観測との間で、放射度が20倍以上に増加した。
• X線スペクトルは極めて軟らかく、光子指数Γₓ ≈ -5であり、銀河X線源で測定された中で最も急勾配の一つである。
• 赤方偏移z = 0.05における源の固有X線放射度は9×10⁴³ erg/sを超えており、高エネルギー放射プロセスを示唆している。
• 両銀河の光学スペクトルには吸収線しかなく、発光線活動やセイフェルト的特徴の兆しなしであり、システムの光学的静止状態が確認された。
• 非活性銀河における巨大な変動の事例としては、NGC 4552（UV）とNGC 5905（X線）に次いで3例目である。
• 最も妥当な説明は、不活性状態の超大質量ブラックホールによる一時的降着イベント、例えば恒星の潮汐破壊である。