[論文レビュー] Kinematics from spectral lines for AGN outflows based on time-independent radiation-driven wind theory

J. M. Ramírez|arXiv (Cornell University)|Aug 8, 2011

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、Seyfert 1銀河NGC 3783におけるX線吸収線の運動学的特徴を説明するため、時間に依存しない放射駆動風モデルを構築する。速度に依存するイオン化度および密度プロファイルを持つ2つの異なる流れをモデル化することで、観測された線の非対称性および速度-イオン化度関係を再現し、高イオン化度の流れが低イオン化度線の赤側翼を、高イオン化度線の青側翼を生成することを示している。一方、低イオン化度の流れは酸素線の青側翼を説明している。

ABSTRACT

We build a bulk velocity-dependent photoionization model of the warm absorber of the Seyfert 1 galaxy NGC 3783. By adopting functional forms for velocity of the flow and its particle density with radius, appropriate for radiation driven winds, we compute the ionization, temperature, line Doppler shift, and line optical depths as a function of distance. By doing this we obtain detailed profiles for the entire absorption line spectrum. The model reproduces the observed relationship between the gas ionization and the velocity shift of the line centroids as well as the asymmetry of the absorption lines in the X-ray spectrum of NGC 3783. It is found that the distribution of asymmetry requires the presence of two outflows: a higher ionization component responsible for the blue wings of the high ionization lines and the red wings of the low ionization oxygen lines, and a lower ionization flow that makes up for the blue wings of the oxygen lines. Our model predicts a relationship between the X-rays and the UV absorbers, where the component creating the long wavelength lines in the X-ray spectrum is also responsible for creating at least part of the UV absorption troughs.

研究の動機と目的

• NGC 3783のX線吸収線における観測された非対称性および速度シフトを、物理的に妥当な風モデルを用いて説明すること。
• 単一の連続的流れか、複数の成分が、イオン化度-速度関係および線プロファイルをよりよく再現するかを検証すること。
• 同じ風成分がX線とUVの吸収特徴を結びつけることで、X線とUVの吸収特徴の関係を調査すること。
• 放射駆動風が観測と一致するための物理的パラメータ（密度、イオン化度、速度則）を特定すること。

提案手法

• NGC 3783のウォーム吸収体に、時間に依存しない、バルク速度に依存する光イオン化モデルを採用する。
• 放射駆動風の速度則（Castor et al. 1975）を用い、速度と粒子密度の半径依存性を考慮する。
• XSTAR光イオン化コードを用いて、イオン化構造、温度、線ドップラーシフト、光学的厚さを自己無撞着に計算する。
• 拡張流における線の光学的厚さを計算するため、修正されたSEI法を適用して合成線プロファイルを算出する。
• Chandra X線観測によるNGC 3783の線プロファイルおよび速度シフトと比較する。
• 単一連続的および複数成分風モデルをテストし、非対称性を再現するには2風モデルが優れていると結論する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単一連続的流れを用いた放射駆動風モデルは、NGC 3783の観測されたX線線の非対称性を再現できるか？
• RQ2 X線線の速度シフトおよび非対称性を観測と一致させるために、風モデルに必要な物理的パラメータ（イオン化度、密度、速度則）は何か？
• RQ3 イオン化状態と線の重心速度の間の観測された関係は、単一の流れか、複数の成分かを示唆するか？
• RQ4 X線吸収を引き起こす同じ風成分が、NGC 3783で観測されたUV吸収トロフを説明できるか？
• RQ5 高イオン化度および低イオン化度の風の寄与が、観測された吸収線の赤側翼および青側翼をどのように合成するか？

主な発見

• 極めて低い密度（約10^3–10^4 cm⁻³）および低金属量（太陽の0.01倍）を仮定しない限り、単一連続的流れモデルでは物理的に不自然に高い密度と光学的厚さが得られる。
• 異なるイオン化度および速度構造を持つ2風モデルは、観測された線の非対称性および速度シフトをうまく再現する。
• 高イオン化度の風（log ξ₀ ≈ 3, N_H = 10²² cm⁻²）は、低イオン化度線（例：Ne IX–O VII）の赤側翼および高イオン化度線（例：Fe XXIII–Si XIV）の青側翼を生成する。
• 低イオン化度の風（log ξ₀ ≈ 2, N_H = 10²¹ cm⁻², v∞ ≈ 2200 km s⁻¹）は、O VIII線の青側翼を生成するために必要であり、これは高イオン化度成分だけでは説明できない。
• モデルはX線とUVの吸収特徴の間の頑健な相関を予測しており、同じ風成分がX線トロフとUV二重線（例：C IV, N V, O VI）を生成している。
• 導出された質量放出率は ˙M_out ≈ 1 M☉ yr⁻¹ であり、˙M_out / ˙M_Edd > 10 である。これは他のAGN風の研究と整合的であるが、˙M_out / ˙M_Edd ≤ 1 を仮定するモデルとは矛盾する。