[論文レビュー] High-energy emission from NGC 5506, the brightest hard X-ray Narrow Line Seyfert 1 galaxy

S. Soldi, V. Beckmann+3 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 22被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、INTEGRAL、Swift、Suzakuの複数ミッションデータを用いて、最も明るいハードX線Narrow Line Seyfert 1銀河であるNGC 5506の高エネルギーX線放射を分析した。安定したスペクトル形状とややの flux 変動、硬化傾向、吸収の減少、およびプラズマ温度60–80 keV、光学的厚さ0.6–1.0のコンプトン化の証拠を確認した。これはE_C ≥ 40–100 keVの高エネルギー端末を示しており、NLS1は広線Seyfert 1より低いハードX線端末を持つという見解を支持する。

ABSTRACT

We present results on the hard X-ray emission of NGC 5506, the brightest narrow line Seyfert 1 galaxy above 20 keV. All the recent observations by INTEGRAL, Swift and Suzaku have been analysed and spectral analysis during nine separated time periods has been performed. While flux variations by a factor of 2 were detected during the last 7 years, only moderate spectral variations have been observed, with the hint of a hardening of the X-ray spectrum and a decrease of the intrinsic absorption with time. Using Suzaku observations it is possible to constrain the amount of Compton reflection to R = 0.6-1.0, in agreement with previous results on the source. The signature of Comptonisation processes can also be found in the detection of a high-energy cut-off during part of the observations, at Ec = 40-100 keV. When a Comptonisation model is applied to the Suzaku data, the temperature and the optical depth of the Comptonising electron plasma are measured at kT = 60-80 keV and tau = 0.6-1.0, respectively. The properties inferred for NGC 5506 in this study agree with those based on other data sets for the same AGN, and fit the picture of NLS1 having in general lower high-energy cut-offs at hard X-rays than their broad line equivalent.

研究の動機と目的

• 7年間にわたる複数ミッション観測における、最も明るいハードX線Narrow Line Seyfert 1銀河であるNGC 5506のハードX線放射を特徴づけること。
• 同時期のソフトX線およびハードX線データを用いて、源のスペクトル変動性および時間分解スペクトル特性を調査すること。
• X線スペクトルにおけるコンプトン化パラメータ（温度、光学的厚さ）および高エネルギー端末を制約すること。
• NGC 5506のスペクトル的性質が、広義のNLS1集団および進化モデルと整合するかを評価すること。
• 導出されたブラックホール質量およびEddington比が、源の進化段階に与える意味を評価すること。

提案手法

• INTEGRAL（IBIS/ISGRIおよびJEM-X）、Swift（BATおよびXRT）、Suzaku（XISおよびHXD/PIN）のデータを用いて、9つの時間間隔に分けたスペクトル解析を実施した。
• 内在的吸収、コンプトン反射、高エネルギー端末を含むpexravモデルを用いてスペクトルをフィットし、鉄の過剰度および位置角を固定した。
• SuzakuデータにcompPSモデルを適用して、コンプトン化プラズマ温度（kT_e）および光学的厚さ（τ）を直接制約した。
• 信号対雑音比を向上させるために、準同時的なソフトX線およびハードX線スペクトルをグループ化した。
• 標準的なキャリブレーションファイルおよびHEAsoft/OSAソフトウェアパッケージを用いてデータ低減およびスペクトル抽出を実施した。
• 複数ミッションおよび時間間隔間での結果を比較し、スペクトル安定性および変動傾向を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 5506のハードX線スペクトルは7年間にわたりどのように変化するか。また、flux 変動およびスペクトル変動パターンは何か。
• RQ2 NGC 5506における内在的コンプトン反射率（R）およびコンプトン化プラズマ（kT_e、τ）の性質は何か。
• RQ3 X線スペクトルにおける高エネルギー端末エネルギー（E_C）は何か。他のNLS1と比較するとどうか。
• RQ4 NGC 5506の導出されたスペクトルパラメータは、他のNLS1および広線Seyfert 1と比較してどうか。
• RQ5 スペクトルおよび輝度制約から、NGC 5506のブラックホール質量および降着状態にどのような意味が生じるか。

主な発見

• NGC 5506は7年間にわたり2倍のflux 変動を示すが、スペクトル形状はほとんど安定しており、わずかな硬化傾向と内在的吸収の減少が観測された。
• 内在的吸収はN_H = 2.5–3.5 × 10²² cm⁻²に制約され、パワー・レイの光子指数はΓ = 1.4から2.3の間で変動し、平均⟨Γ⟩ = 1.9 ± 0.3であった。
• pexravモデルを用いた場合、コンプトン反射率Rは0.6–1.0に測定され、compPSモデルでは0.9–1.4に達した。これは、以前の研究と整合する強力な反射を示している。
• compPSモデルにより、コンプトン化プラズマ温度はkT_e = 64–81 keV、光学的厚さτ = 0.6–1.0に得られ、高エネルギー端末がE_C ≈ 120–160 keVに達することを示唆した。
• 観測の一部で高エネルギー端末がE_C ≥ 40–100 keVに検出され、コンプトン化プロセスの存在を支持する。
• NGC 5506のスペクトル的性質は、広義のNLS1集団と整合的であり、BLS1（E_C ≥ 100 keV）と比較して低い高エネルギー端末（E_C ~ 50–60 keV）を示しており、NLS1が若齢で高降着率のシステムであるという進化モデルを支持する。