[論文レビュー] Rest-frame stacking of 2XMM catalog sources : Properties of the Fe Kalpha line

P. Chaudhary, M. Brusa+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 20

ひとこと要約

本研究では、2XMMカタログの248個のAGNを用いて、赤方偏移範囲 0 < z < 5 の広い範囲にわたり、平均的なFe Kα線の性質を特徴付けるために、静止系でのスタッキングを実施した。2つの独立したスタッキング手法を用い、個々の源の信号対雑音比が低いにもかかわらず、相対論的ディスク反射と理論的予測に一致する、狭い成分（～30 eV EW）と広い成分（～100 eV EW）から成る平均的なFe Kα線プロファイルが得られた。

ABSTRACT

The aim of this work is to characterize the average Fe K emission properties of active galactic nuclei (AGNs) in the source rest-frame. We selected a sample of 248 AGNs from the 2XMM catalog, covering a wide redshift range 0 &lt; z &lt; 5 and with the EPIC-PN net 2-10 keV rest-frame counts &gt;=200 and power law photon indices in the range 1.5-2.2. We employed two fully independent rest-frame stacking procedures to compute the mean Fe K profile. The counting statistics for the integrated spectrum is comparable to the one available for the best studied local Seyferts. To identify the artifacts possibly introduced by the stacking procedure, we have carried out simulations. We report that the average Fe K line profile in our sample is best represented by a combination of a narrow and a broad line. The equivalent widths of the narrow and broad (parametrized with a diskline) components are ~30 eV and ~100 eV, respectively. We also discuss the results of more complex fits and the implications of the adopted continuum modeling on the broad line parameters and its detection significance.

研究の動機と目的

• 赤方偏移範囲 0 < z < 5 の広い範囲にわたり、AGNにおける平均的なFe Kα線の性質を特徴付けること。
• 個々の遠方AGNスペクトルの光子統計が低い問題を克服するため、静止系スタッキングを適用して信号対雑音比を向上させること。
• 観測された広いFe Kα線が、スタッキング手順に起因するアーチファクトであるのか、それとも実際の天体物理学的特徴であるのかを特定すること。
• 連続スペクトルのモデリングおよび平均化手法が、導出された線幅パラメータおよび検出の有意性に与える影響を評価すること。
• 導出された平均線幅パラメータが理論的予測および高カウントの局所AGNサンプルからの結果と一致するかを比較すること。

提案手法

• 赤方偏移 z < 5、EPIC-PN 2–10 keV 静止系カウント数 ≥ 200、および光子指数が 1.5 から 2.2 の間の248個のAGNを選定。
• 完全に独立した2つの手順を用いて静止系スタッキングを実施し、妥当性を確保し、手法に起因するアーチファクトを除外した。
• スタッキングプロセスによって生じる系宮的効果の有無を検証するため、広範なシミュレーションを実施。
• スタックされたスペクトルに、狭い線および広い線（disklineモデルを用いて）を含むモデルを適合させ、また、2つの反射成分（遠方およびディスク反射体）を含むモデルも適合。
• パラメータのデゲネラシーを調査するため、固定パラメータを1つずつ緩め、パラメータ空間の整合性を評価。
• pexmonおよびpexravの2つの反射モデルを用いて、反射モデルの選択が広い線の検出有意性に与える影響を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 赤方偏移範囲が広い大規模で代表的なAGNサンプルにおいて、平均的なFe Kα線プロファイル（狭い成分対広い成分）はどのようなものか？
• RQ2 検出された広いFe Kα線成分は、実際の天体物理学的特徴であるのか、スタッキングプロセスに起因するアーチファクトであるのか？
• RQ3 連続スペクトルモデリングの仮定やスタッキング手法の違いが、導出された線幅パラメータおよび検出の有意性にどのように影響するか？
• RQ4 明るくない遠方AGNのスタックスペクトルから導出された平均線幅パラメータは、理論的予測および高カウントの局所AGNサンプルからの結果と一致するか？
• RQ5 相対論的ディスク反射の文脈において、自己一貫性のある二重反射モデル（遠方＋ディスク反射体）を用いた場合、広いFe Kα線の有意性は何か？

主な発見

• スタックされたサンプルにおける平均的なFe Kα線プロファイルは、狭い線（EW ~30 eV）と広い線（EW ~100 eV）の組み合わせによって最もよく記述される。
• 広い線成分は、使用する反射モデルに依存するが、信頼性高く検出されており、pexmonを用いた場合の検出有意性がpexravを用いた場合より高い。
• 導出されたディスク反射率（R_Blur）は、95%信頼区間で < 1.5 に制限され、局所AGNにおける典型的な値と一致する。
• 平均的な広い線の等価幅（～100 eV）は、冷たい中心照光アインシュタインディスクからの相対論的に広がったFe Kα線の理論的予測と一致する。
• 二重反射体モデル（中性およびイオン化）の複雑な適合は、統計的に妥当なデータ記述を提供し、異なるモデリングアプローチにおいても広い線の検出が堅牢であることを確認した。