[論文レビュー] Multi-wavelength campaign on NGC7469 II. Column densities and variability in the X-ray spectrum

U. Peretz, Ehud Behar+17 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2017

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 32被引用数 6

ひとこと要約

本研究は、2015年の7回の観測およびアーカイブされた2004年のデータを用いて、NGC 7469のイオン化された外流の変動をXMM-Newton RGSスペクトルで分析する。年、月、日単位の複数スケールにわたる個別イオンスペクトルフィッティングにより、吸収層の密度に顕著な変動は認められず、外流がAGNから少なくとも12–31 pc離れていると示唆される。運動エネルギーの推定値はEddington光度の0.4%～60%の範囲にあり、イオン化パラメータに強く依存するため、外流のフィードバック効果は潜在的ではあるが曖昧である。

ABSTRACT

We investigate the ionic column density variability of the ionized outflows associated with NGC$\sim$7469, to estimate their location and power. This could allow a better understanding of galactic feedback of AGNs to their host galaxies. Analysis of seven XMM-Newton grating observations from 2015 is reported. We use an individual-ion spectral fitting approach, and compare different epochs to accurately determine variability on time-scales of years, months, and days. We find no significant column density variability in a 10 year period implying that the outflow is far from the ionizing source. The implied lower bound on the ionization equilibrium time, 10 years, constrains the lower limit on the distance to be at least 12 pc, and up to 31 pc, much less but consistent with the 1 kpc wide starburst ring. The ionization distribution of column density is reconstructed from measured column densities, nicely matching results of two 2004 observations, with one large high ionization parameter ($ξ$) component at $2

研究の動機と目的

• X線吸収変動を複数スケール（年、月、日）で用いて、NGC 7469のイオン化外流がAGNからどれほど離れているかを制約すること。
• 外流の運動エネルギーを推定し、AGNフィードバックが宿主銀河に与える可能性のある役割を評価すること。
• 2004年と2015年のX線およびUV吸収特性を比較し、外流の運動学的性質とイオン化構造の整合性を検証すること。
• 観測されたX線輝度の変動が、吸収外流の変化と関連しているかどうかを調査し、外流がイオン化源に近いかどうかを示唆すること。
• 測定された吸収密度からイオン化構造を再構築し、2004年と2015年の観測結果と比較することで、安定性を評価すること。

提案手法

• 2015年のXMM-Newton RGS観測データ7件を用い、特定イオン（例：N+6、O+7、Fe+22）の吸収密度に焦点を当てた個別イオンスペクトルフィッティングを実施。
• 年、月、日単位のエポック間で吸収密度を比較し、外流距離およびイオン化時定数の兆候となる変動を検出。
• イオン化パラメータ ξ = L/(4πR²nₑ) を用いて外流の距離を推定し、測定された吸収密度とイオン化状態から ξ を導出。
• 観測された吸収密度からイオン化分布関数（AMD）を再構築し、2004年と2015年のデータを比較して安定性を評価。
• 吸収ラインのドップラー・シフト（例：N+6で–600 km s⁻¹、O+7およびFe+22で–2000 km s⁻¹）から速度を導出し、運動エネルギーを ẟE_K ∝ v³ / ξ の式で計算。
• X線結果と同一キャンペーンのUVデータを統合し、外流の運動学的性質の整合性を検証し、X線感度以下での微小な変動を検出。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 7469のイオン化吸収体の吸収密度に、年、月、日単位のスケールで顕著な変動が認められるか？
• RQ2 吸収密度の変動が認められないことから、イオン化外流がAGNから最小でどの程度離れていると推定されるか？
• RQ3 イオン化パラメータ ξ に強く依存するが、外流の運動エネルギーはどれほどで、Eddington光度と比べてどの程度の割合か？
• RQ4 2004年と2015年のX線吸収密度から導かれるイオン化構造（AMD）はどのように比較されるか？また、これにより外流の安定性に何が示唆されるか？
• RQ5 観測されたX線輝度の変動が、吸収外流の変化と相関しているか？これにより、外流がイオン化源に近いかどうかの位置づけに何が示唆されるか？

主な発見

• 10年間のベースラインで、イオン化外流に顕著な吸収密度の変動は検出されず、これによりイオン化時定数が10年以上であると示唆される。
• イオン化平衡時定数に基づき、外流距離の下限は12 pc、上限は31 pcに制限される。
• 外流のイオン化構造は2つの成分からなる：高イオン化状態（log ξ ≈ 2–3.5）と低イオン化状態（log ξ ≈ 0.5–1、cgs単位）。
• 外流の運動エネルギーは、N+6に基づく1.1×10⁴³ erg s⁻¹ から、Fe+22に基づく2.6×10⁴² erg s⁻¹ の範囲に推定され、最大推定値ではEddington光度の60%に達する。
• 外流は1 kpc幅の星形成リングとは空間的に分離しており、星形成領域に外流の影響の兆候は認められないため、フィードバック効率は低いとされるが、イオン化パラメータが低い場合を除いては。
• UVデータは、X線感度以下での微小な変化を除き、顕著な吸収変動が認められず、X線の安定性に関する結果を支持する。