[論文レビュー] ROSAT X-ray sources in the field of the LMC I.Total LMC gas from the background AGN spectral fits

P. Kahabka, K. S. de Boer+1 more|ArXiv.org|Mar 29, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 49被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、ロサットの大型マゼラン雲（LMC）領域における26個の背景AGNのX線スペクトルフィッティングを用い、LMCのガスに起因する全水素吸収列密度（N_H）を導出し、パーキーズ測定による21-cm H i列密度と比較した。20個の源ではX線とH iの列密度に良好な一致が得られたが、2つの源（RX J0536.9-6913およびRX J0547.0-7040）ではX線吸収が過剰であり、原子水素を超える冷たいまたは分子ガスの存在を示唆しており、分子質量分率の上限は30–140%であった。

ABSTRACT

We analyzed a sample of 26 background X-ray sources in a ~60 square degree field of the Large Magellanic Cloud observed with the ROSAT PSPC. The sample has been selected from previously classified and optically identified X-ray sources. In addition pointlike and spectrally hard sources with at least 100 to 200 observed counts have been used for the analysis. We performed X-ray spectral fitting and derived total hydrogen absorbing column densities due to LMC gas in the range 10^20 - 2. 10^21 cm^-2. We compared these columns with the HI columns derived from a 21-cm Parkes survey of the LMC. For 7 optically identified sources we find, within the uncertainties derived from the X-ray spectral fit, agreement for both columns. For further 19 sources we constrain the LMC columns from the X-ray spectral fit assuming that the powerlaw photon index is that of AGN type spectra. We derive for 20 sources gas columns which are within the uncertainties in agreement with the HI columns. We derive for two background sources (RX J0536.9-6913 and RX J0547.0-7040) hydrogen absorbing column densities due to LMC gas, which are in excess to the HI columns. These sources - located in regions of large (~3. 10^21 cm^-2) LMC HI column densities - could be seen through additional gas which may be warm and diffuse, cold or molecular. For 10 sources we derive upper limits for the gas columns additional to HI and constrain the molecular mass fraction to

研究の動機と目的

• ロサットPSPCデータを用いて、LMC領域の背景X線源の線方向における全水素吸収列密度（N_H）を測定すること。
• X線から導かれたN_Hを、21-cmパーキーズおよびATCA測定による原子水素（H i）列密度と比較し、分子ガスまたは拡散ガスの存在を調査すること。
• X線スペクトルフィッティングと電波観測を比較することで、高いH i列密度を持つ領域における分子水素（H₂）の寄与を制限すること。
• 特定の源においてH i列密度を超える過剰な吸収の有意性を評価し、冷たいまたは分子ガス成分の存在を示唆すること。
• X線吸収がH i列密度を超える10の源について、分子質量分率の上限を導出すること。

提案手法

• ロサットPSPCが観測したLMC方向の約60 deg²領域における26個の背景X線源のX線スペクトルフィッティングを実施し、0.4–1.3 keVのエネルギー帯を用い、露出補正を施した。
• 赤方偏移が明確に測定された7個の光学的に特定された源については、銀河系の前方吸収が21-cmデータから既知であると仮定し、直接スペクトルフィッティングにより光子指数（Γ）とN_Hを導出した。
• Γの制限が明確でない19個の源については、AGNの典型的な値であるΓ = 2.0–2.5を固定値として用い、X線スペクトルからN_Hを導出した。
• H i列密度は、21-cmパーキーズおよびATCA測定から得られ、空間分解能はそれぞれ約15′および1′であった。
• H i列密度を超える過剰な吸収は、分子ガスまたは温かい拡散ガスの寄与を示唆するものと解釈され、標準的なX因子（X = 2×10²⁰ cm⁻² (K km s⁻¹)⁻¹）を用いて分子質量分率が推定された。
• X線の全N_H（N_H,total）とH iのN_Hを比較し、過剰部分がH₂に起因すると仮定して、分子ガスの上限が導出された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LMC方向におけるX線から導かれた全水素吸収列密度（N_H）は、電波測定による21-cm H i列密度と一致するか？
• RQ2 X線吸収がH i列密度を超える線方向は存在するか？ これは追加のガス成分の存在を示唆するか？
• RQ3 過剰なX線吸収を示す領域における分子水素質量分率の上限は何か？
• RQ4 2つの源（RX J0536.9-6913およびRX J0547.0-7040）におけるH i列密度を超える過剰吸収はどの程度有意であり、ガス組成に何を示唆するか？
• RQ5 AGNパラメータが完全に制限されていない場合でも、背景AGNのX線スペクトルフィッティングは、LMCにおける全ISM列密度を信頼できる制限で評価できるか？

主な発見

• 26個の背景X線源のうち20個では、X線から導かれた全水素吸収列密度（N_H）が、21-cm測定によるH i列密度と誤差の範囲内で一致した。
• RX J0536.9-6913およびRX J0547.0-7040の2源では、X線スペクトルフィッティングによりN_H ≈ (0.6–2.0)×10²² cm⁻²が得られ、H i列密度（約3×10²¹ cm⁻²）を上回る過剰吸収を示した。
• これらの2源における過剰吸収は、原子水素を超える追加のガス（おそらく分子ガスまたは温かい/拡散ガス）の存在を示す証拠と解釈された。
• 10の源について、追加ガス列密度の上限が導出され、標準X因子を仮定した場合、分子質量分率の上限は30–140%となった。
• 導出された分子質量分率の上限は、低CO検出限界と整合的であり、NANTEN 12 CO測定の検出限界を下回るCO強度（0.35 K km s⁻¹）を示唆していた。
• 結果は、AGNパラメータが完全に制限されていない場合でも、背景AGNのX線スペクトルフィッティングがLMCにおける全ISM列密度のプローブとして有効であることを支持している。