[論文レビュー] Long-term AGN variability and the case of GSN 069

R. D. Saxton, A. Read+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 13被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、3〜19年間にわたるROSATおよびXMM-Newtonデータを用いて1,038個のAGNの長期的X線変動を調査し、Seyfert II銀河が最も高いフラックス変動性を示すことを明らかにした。GSN 069は、幅広い線領域（BLR）を持たない「真の」Seyfert II銀河であり、明るさが300倍以上に増加した。また、ディスク放射に一致するやや柔らかい熱的X線スペクトルを示しており、高光度状態におけるBLR形成の可能性を示唆している。

ABSTRACT

We report on a study of long-term flux variations in a sample of more than 1000 AGN observed with ROSAT and in the XMM-Newton slew survey. Over a period of 3-19 years, NLS1 galaxies as a class are found to be only slightly more variable than broad line Seyfert galaxies, despite the strong short term variability seen in some bright nearby NLS1s. Contrary to expectations, it is Seyfert II galaxies that exhibit the greatest flux volatility. One particular Sy II, which has brightened by a factor > 300 over 15 years, has been monitored in detail with Swift and XMM. The spectrum is extremely soft (kT \sim 60eV) consistent with pure thermal emission from an accretion disk and reminiscent of ROSAT observations of the NLS1,WPVS 007. We show that this is likely to be a "true" Sy II, without a BLR, and speculate that in its new high luminosity state we may be able to witness a BLR in formation.

研究の動機と目的

• ROSATおよびXMM-Newtonの調査データを用いて、1,038個のAGNにわたる長期的X線フラックス変動を体系的に分析すること。
• NLS1銀河が複数年の timescale において他のAGNクラスよりもより変動的であるという仮説を検証すること。
• 15年間にわたり300倍以上に明るくなったSeyfert II銀河GSN 069における極端な変動の性質を調査すること。
• GSN 069の柔らかいX線スペクトルが熱的起源かどうか、または吸収によるものかを特定し、BLR形成に与える含意を明らかにすること。
• GSN 069に幅広い線領域が存在しないのは、内因的になしの外流が存在しないからであり、ほこりで覆われたトーラスによる遮蔽ではないかを評価すること。

提案手法

• ROSAT全天スクリーン（RASS）およびXMM-Newtonスルーパス・スクリーン（XMMSL1）からAGNをクロス識別し、両ミッションで観測された源を選別した。
• EXSASおよびウェブベースの上限サーバーを用いて、いずれの調査でも検出されなかった源の2σ上限を計算した。
• ROSATとXMM-Newtonの間のカウントレートを平均比6.94±0.20で正規化し、フラックスの一貫性を確保するために7の係数を採用した。
• GSN 069のX線スペクトルを熱的ディスクモデル（diskbb）でフィットし、パワーロウモデルを用いてイオン化された部分的覆いの吸収体の有無を検証した。
• 6dFを用いた光学スペクトロスコピーにより、[OIII]/Hβ比を測定し、幅広い線領域の有無・無しを推定した。
• 標準的なスケーリング関係を適用して、ディスク温度と光度からブラックホール質量と降着率を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 短時間スケールでの変動が著しいにもかかわらず、長期間（数年）スケールでNLS1銀河が他のAGNクラスよりも顕著に変動的であると予想されるか？
• RQ2 15年間にわたり300倍以上に明るくなったGSN 069で観測された極端な長期的X線変動の原因は何か？
• RQ3 GSN 069の極めて柔らかいX線スペクトル（kT ~60 eV）は熱的起源であるか、それとも吸収または散乱によるものか？
• RQ4 GSN 069に幅広い線領域が存在しないことは、ほこりで覆われたトーラスによる遮蔽ではなく、内因的になしの外流が存在しないことを示唆するか？
• RQ5 降着率と外流モデルに基づくと、GSN 069の現在の高光度状態は、幅広い線領域が形成中である段階である可能性があるか？

主な発見

• Seyfert II銀河は、短時間スケールの変動に基づく予想とは反して、AGNクラスの中で最も高い長期的フラックス変動性を示した。
• 短時間スケールで著しい変動を示す明るいNLS1銀河があるにもかかわらず、3〜19年間の期間においてNLS1銀河は、幅広い線を持つSeyfert I銀河と比べてわずかにしか変動が大きくない。
• GSN 069は15年間にわたり300倍以上に明るくなったが、そのX線スペクトルにはやや柔らかい熱的成分（kT ~60 eV）が観測され、ディスク支配の放射に一致する。
• GSN 069のX線スペクトルは、熱的ディスクモデルによって最もよく説明され、吸収や散乱によるものではない。Γ < 4のパワーロウモデルも除外された。
• 光学スペクトロスコピーにより、[OIII]/Hβ ~11が得られ、これは幅広い線領域が欠落していること、つまり遮蔽によるものではないことを示しており、GSN 069が「真の」Seyfert II銀河であることを支持する。
• ブラックホール質量の推定値は、非回転状態の1.7×10⁵ M⊙から最大スピン状態の8.4×10⁵ M⊙までであり、降着率は0.017〜0.38であり、BLR形成に適した条件と一致する。