[論文レビュー] Investigating the Accretion Nature of Binary Supermassive Black Hole Candidate SDSS J025214.67-002813.7

Adi Foord, Xin Liu+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 6, 2021

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 80被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、複数の波長域（X線、電波、赤外線、可視光、UV）のデータを用いて、二重超大質量ブラックホール候補であるSDSS J025214.67-002813.7を調査した。周期的な可視光変動が二重系を示唆するが、X線スペクトルおよび全スペクトルエネルギー分布（SED）は、二重のAGNではなく、単一の赤化されたAGNによって最もよく説明され、円周領域の降着や強化されたハードX線放射の証拠は見当たらない。この結果は、この源における二重AGN仮説に疑問を呈する。

ABSTRACT

We present results on a multi-wavelength analysis of SDSS J025214.67-002813.7, a system which has been previously classified as a binary AGN candidate based on periodic signals detected in the optical light curves. We use available radio-X-ray observations of the system to investigate the true accretion nature. Analyzing new observations from XMM-Newton and NuSTAR, we characterize the X-ray emission and search for evidence of circumbinary accretion. Although the 0.5-10 keV spectrum shows evidence of an additional soft emission component, possibly due to extended emission from hot nuclear gas, we find the spectral shape consistent with a single AGN. Compiling a full multi-wavelength SED, we also search for signs of circumbinary accretion, such as a "notch" in the continuum due to the presence of minidisks. We find that the radio-optical emission agrees with the SED of a standard, radio-quiet, AGN, however there is a large deficit in emission blueward of ~1400 A. Although this deficit in emission can plausibly be attributed to a binary AGN system, we find that the SED of SDSS J0252-0028 is better explained by emission from a reddened, single AGN. However, future studies on the expected hard X-ray emission associated with binary AGN (especially in the unequal-mass regime), will allow for more rigorous analyses of the binary AGN hypothesis.

研究の動機と目的

• SDSS J0252-0028における周期的な可視光変動が二重超大質量ブラックホール系を示唆するかどうかを検証すること。
• 多波長SED解析およびX線スペクトルモデリングを通じて、円周領域の降着の存在を調査すること。
• この候補において、二重降着の痕跡とされる強化されたハードX線放射またはSEDにおける「くぼみ」を検出できるかどうかを評価すること。
• 周囲星間物質による赤化が、SEDにおける観測されたUV/可視光欠落を説明できるかどうかを検討すること。

提案手法

• XMM-NewtonおよびNuSTAR観測のX線スペクトルを0.5–10 keVおよびハードX線バンドでフィッティングし、過剰な放射または複雑な成分の有無を調査した。
• 電波（VLA）、中赤外（WISE）、近赤外（UKIDSS）、可視光（SDSS）、UV（GALEX）の測光データを用いて、全多波長SEDを構築した。
• Roedigら（2014）の解析モデルを用い、円周領域の降着円盤に起因する「くぼみ」を伴うSEDの期待形状を模擬した。
• Fitzpatrick（1999）の赤化則を用いて標準AGN SEDを補正し、観測された測光にフィットさせ、周囲星間ダストの影響を検証した。
• αOXパラメータを計算し、X線からUVへの放射率比を評価し、単一AGNの期待値と比較した。
• 二重系における流れの衝突による予測されるハードX線放射を算出し、観測されたNuSTARの上限と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS J0252-0028のX線スペクトルに、二つの降着中のブラックホールに起因する複数の成分や過剰放射の兆候は見られるか？
• RQ2 SEDにおける観測されたUV/可視光欠落は、ミニディスクに起因する「くぼみ」を伴う円周領域の降着によって説明できるか？
• RQ3 観測されたSEDは標準的で放射が弱いAGNと整合するか、それとも二重AGNモデルを必要とするか？
• RQ4 周囲星間物質による赤化が、rest-frame SEDにおいて約1400 Å付近での急激な放射低下を説明できるか？
• RQ5 二重系における流れの衝突によって予測される、10 keV以上の検出可能なハードX線放射の増強は観測されたか？

主な発見

• XMM-Newtonの0.5–10 keVスペクトルは、単一の吸収付きパワー・レイのモデルで最もよくフィットされ、0.5–10 keVバンドでの放射度は9.1+3.1−3.9 × 10−13 erg s−1、赤方偏移z = 1.53における2–10 keVバンドの全放射度は6.1+1.4−2.0 × 1044 erg s−1であった。
• 10 keV以上の過剰なハードX線放射は検出されず、NuSTARの上限は単一のAGNと整合的であり、強化された放射を制限しない。
• αOXパラメータは1.6であり、これは単一AGNに期待される範囲と一致しており、二重降着の兆候ではない。
• SEDは1400 Å未満の波長域で著しい放射欠落を示すが、これはAV = 0.17、R(V) = 2.54の周囲星間物質による赤化によってよく説明され、円周領域の降着によるものではない。
• 極端な質量比および降着率の仮定を用いても、円周領域降着の解析モデルは観測されたSEDの形状を再現できない。
• 電波、赤外、可視光、UVデータを含む多波長SEDは、二重AGNの痕跡が一切ない単一の赤化されたAGNSEDと最もよく一致する。