[論文レビュー] Multiwavelength campaign on Mrk 509 XIV. Chandra HETGS spectra

J. S. Kaastra, J. Ebrero+15 more|Leiden Repository (Leiden University)|Sep 6, 2014

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 32被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、セイフェルト銀河Mrk 509の270 ksのチャンドラHETGS観測を提示し、高分解能X線スペクトルを分析して温い吸収体とFe-K発光を調査した。5成分の温い吸収体が確認され、2009年以降に最小限の変動しか示さなかった。超高速流の証拠は得られず、高速流に対して覆いの要因が0.81±0.08の不均一な風が存在することが判明した。一方、Fe-Kα線は弱い相対論的発光成分に一致する赤いウェッジを示した。

ABSTRACT

We present in this paper the results of a 270 ks Chandra HETGS observation in the context of a large multiwavelength campaign on the Seyfert galaxy Mrk 509. The HETGS spectrum allows us to study the high ionisation warm absorber and the Fe-K complex in Mrk 509. We search for variability in the spectral properties of the source with respect to previous observations in this campaign, as well as for evidence of ultra-fast outflow signatures. The Chandra HETGS X-ray spectrum of Mrk 509 was analysed using the SPEX fitting package. We confirm the basic structure of the warm absorber found in the 600 ks XMM-Newton RGS observation observed three years earlier, consisting of five distinct ionisation components in a multikinematic regime. We find little or no variability in the physical properties of the different warm absorber phases with respect to previous observations in this campaign, except for component D2 which has a higher column density at the expense of component C2 at the same outflow velocity (-240 km/s). Contrary to prior reports we find no -700 km/s outflow component. The O VIII absorption line profiles show an average covering factor of 0.81 +/- 0.08 for outflow velocities faster than -100 km/s, similar to those measured in the UV. This supports the idea of a patchy wind. The relative metal abundances in the outflow are close to proto-solar. The narrow component of the Fe Kalpha emission line shows no changes with respect to previous observations which confirms its origin in distant matter. The narrow line has a red wing that can be interpreted to be a weak relativistic emission line. We find no significant evidence of ultra-fast outflows in our new spectrum down to the sensitivity limit of our data.

研究の動機と目的

• 高分解能X線分光法を用いて、セイフェルト1型銀河Mrk 509における高イオン化度の温い吸収体とFe-K発光を調査すること。
• 2009年（XMM-Newton）と2012年（チャンドラ）の観測における温い吸収体成分のスペクトル変動を評価すること。
• Fe-Kおよび低エネルギーX線領域において、超高速流の痕跡を探索すること。
• 流出ガスの覆いの要因とイオン化構造を特定し、紫外線データと比較すること。
• Fe-Kα線の起源を調査し、特にその赤いウェッジが相対論的発光成分を示しているかどうかを検討すること。

提案手法

• 2012年9月に実施された270 ksの観測を対象として、チャンドラの高エネルギー透過回折格子分光計（HETGS）を用いた高分解能X線分光法。
• 吸収ラインと発光特徴をモデル化するため、C統計量を用いたSPEXパッケージによるスペクトルフィッティング。
• O viii ライシリーズの線幅をモデル化し、流出ガスの覆いの要因を導出すること。
• Fe-K発光複合体の分析を通じて、狭帯および広帯成分を分離し、潜在的な相対論的寄与を含めること。
• 2012年のチャンドラスペクトルと2009年のXMM-Newton RGSスペクトルを比較し、スペクトル変動を評価すること。
• Fe-Kおよび3 keV領域における深部スペクトル解析を通じて超高速流の探索を行い、感度限界を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2009年のXMM-Newton観測と2012年のチャンドラ観測における、Mrk 509の温い吸収体成分に顕著な変動があるか？
• RQ2 O viii ライシリーズの吸収線は、1未塔の覆いの要因を示す不均一な風を示唆するか？
• RQ3 新しいチャンドラスペクトルにおいて、Fe-Kまたは3 keVエネルギー領域に超高速流の証拠があるか？
• RQ4 Fe-Kα発光線に観測された赤いウェッジの起源は何か—弱い相対論的発光線である可能性はあるか？
• RQ5 流出ガス内の相対的金属元素豊度は、プロト太陽系の値と整合的か？

主な発見

• 温い吸収体構造は2009年のXMM-Newton RGS観測とほとんど変わっておらず、複数の運動的状態を示す5つのイオン化度成分が存在する。
• 成分D2は-240 km s⁻¹で、成分C2の減少を伴い、イオン化構造におけるわずかな変動を示している。
• -715 km s⁻¹に顕著な流出成分は検出されず、以前のRGS報告とは矛盾するが、これは統計的外れ値または一時的特徴の可能性が高い。
• O viii ライシリーズ線は、-100 km s⁻¹より速い流出速度に対して覆いの要因が0.81±0.08であることを示し、不均一な風構造を示している。
• 狭帯のFe-Kα線の輝度は2009年と変化がなく、遠方の冷たい物質由来であることが確認された。
• Fe-Kα線に強い赤いウェッジが観測されたが、これはコンプトンショルダーまたは対称的吸収とは一致せず、弱い相対論的発光成分を示唆している。