[論文レビュー] Extreme X-ray spectral variability in the Seyfert 2 Galaxy NGC 1365

G. Risaliti, M. Elvis+3 more|CERN Bulletin|Mar 16, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用数 149

ひとこと要約

本研究では、Seyfert 2銀河NGC 1365における極端なX線スペクトル変動を報告する。この源は3週間未満の間に、反射支配的状態から透過支配的状態へと遷移しており、これは直線的吸収の急速な変化を示唆している。硬X線の変動は、約10^4 R_Sの位置に存在するコンactなクラッピーアブソーバーに起因するとされ、一方でソフト熱成分は安定しているため、可視化可能な線形距離にわたる段層的でコンプトン厚い核周辺構造が存在することが支持される。

ABSTRACT

We present multiple Chandra and XMM-Newton observations of the type 1.8 Seyfert Galaxy NGC 1365, which shows the most dramatic X-ray spectral changes observed so far in an AGN: the source switched from reflection dominated to transmission dominated and back in just 6 weeks. During this time the soft thermal component, arising from a ~1 kpc region around the center, remained constant. The reflection component is constant at all timescales, and its high flux relative to the primary component implies the presence of thick gas covering a large fraction of the solid angle. The presence of this gas, and the fast variability time scale, suggest that the Compton-thick to Compton thin change is due to variation in the line-of-sight absorber, rather than to extreme intrinsic emission variability. We discuss a structure of the circumnuclear absorber/reflector which can explain the observed X-ray spectral and temporal properties.

研究の動機と目的

• NGC 1365というSeyfert 2銀河において、反射支配的状態と透過支配的状態の間で劇的に変化するX線スペクトル変動の原因を調査すること。
• 観測された変動がAGNの一次放射の内因的変化に起因するのか、それとも変動する直線的吸収に起因するのかを特定すること。
• 観測されたX線スペクトル的および時間的性質を説明するため、核周辺アブソーバー／反射体の空間的および物理的構造を同定すること。
• このような急速な変動が、AGNの遮蔽媒体の幾何学的および運動的性質に与える意味を評価すること。
• 統一モデルの妥当性を検証するため、変動的でクラッピーでコンプトン厚いアブソーバーが観測されたX線スペクトルをどのように形成するかを検討すること。

提案手法

• 6週間のベースラインで、NGC 1365の複数のXMM-NewtonおよびChandra観測データを分析し、スペクトル変動に注目した。
• PEXRAV反射モデルを用いたスペクトルフィッティングにより、反射成分と直接成分の正規化を比較し、反射支配度を定量化した。
• ソフト熱成分（約1 kpcの領域から発生）を測定し、観測全体にわたり安定していることを確認した。これにより、硬X線変動とは分離された。
• 観測されたスペクトル変動の timescale（≤20日）と推定されたX線源サイズ（~20 R_S）を用いて、変動アブソーバーのサイズと密度を推定した。
• ケプラーモーションを仮定し、ΔN_H = 10^24 cm⁻²の列密度変化を考慮して、吸収雲の最小半径をR ≤ 2×10^5 n_10^2 R_Sの関係式から導出した。
• 角度および距離に応じて列密度が変化する段層的・クラッピーなアブソーバーのモデルを提示し、観測された立体角カバレッジ分率およびX線吸収統計と整合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 1365で観測された極端なX線スペクトル変動は、3週間未満の間に反射支配的状態から透過支配的状態へと遷移するが、その原因は何か？
• RQ2 この変動はAGNの一次放射の内因的変化に起因するのか、それとも変動する直線的吸収に起因するのか？
• RQ3 観測されたスペクトル遷移を引き起こすアブソーバーの空間的および物理的制約は何か？
• RQ4 観測された変動は、円筒形遮蔽構造を持つAGNの標準統一モデルを支持するか、あるいは挑戦するか？
• RQ5 段層的でクラッピーなアブソーバーのモデルは、観測されたX線スペクトル的性質およびこのような極端な変動イベントの頻度を説明できるか？

主な発見

• NGC 1365は、3週間未満の間に反射支配的状態から透過支配的状態へと遷移し、これはこれまでに観測された中で最も速いコンプトン厚いからコンプトン薄い状態への遷移である。
• 核の周囲約1 kpcの領域から発生するソフト熱成分は、すべての観測で一定であり、硬X線変動の原因ではないことが示された。
• 硬X線成分は、直径200 pc（2角秒）未満のコンパクトな領域から発生しており、中心ブラックホール付近からの放射と整合的である。
• 観測された変動は、中心源からの距離約10^4 R_Sに位置する変動アブソーバーを示唆しており、最小半径は約4.5×10^17 cm、密度は<2×10^9 cm⁻³である。
• 高い反射効率（R=1）に加え、広い立体角をカバーする厚いガスの存在は、空の大部分を覆うコンプトン厚い反射体が存在することを示唆している。
• 観測された変動は、一次放射の内因的変化ではなく、時間とともに異なる列密度を通過する直線的吸収の変化によって最もよく説明できる。