[論文レビュー] Soft X-ray properties of "narrow-line" Seyfert 1 galaxies

Thomas Böller, W. N. Brandt+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 26, 1995

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 42

ひとこと要約

本論文は、狭線セイフェルト1型銀河（NLS1）の系統的でROSATを用いた研究を提示しており、通常のセイフェルト1型銀河とは対照的に、軟X線スペクトルが著しく急峻（光子指数が約5に達する）ことを明らかにした。急峻なスペクトル、急速な軟X線変動、および強い冷媒の吸収の欠如は、単純な散乱や遮蔽モデルを排除し、NLS1が高降着率と厚い広線領域を有する低質量ブラックホールの極面視点である可能性を示唆している。これはX線再放射およびペアカスケードモデルに影響を及ぼす。

ABSTRACT

We report on AGN with extremely soft X-ray spectra observed with ROSAT. From their optical emission lines these objects are classified as narrow-line Seyfert 1 galaxies (NLS1), almost all with extremely large Fe II/H-beta ratios and relatively narrow optical lines of hydrogen. Our results are based on a systematic study of 46 NLS1. We find that NLS1 have generally steeper soft X-ray continuum slopes than normal Seyfert 1s, and there may exist an anticorrelation between 0.1-2.4 keV continuum slope and the FWHM of the H-beta line. Objects with steep 0.1-2.4 keV continuum slopes and H-beta FWHM > 3000 km s^{-1} are clearly discriminated against by nature. When simple power-law models are fit to the data, photon indices reach values up to about 5, much higher than is usually seen in Seyfert 1s. We discuss steep ROSAT spectra in light of soft X-ray excess and hard X-ray tail models. We consider models for NLS1 where they are Seyfert 1s with extremal values of pole-on orientation, black hole mass and/or accretion rate, warm absorption and BLR thickness and confront these models with the known properties of NLS1. All simple models appear to have drawbacks, but models with smaller mass black holes and thicker BLRs show some promise. We suggest specific further tests of the models.

研究の動機と目的

• ROSATデータを用いて、狭線セイフェルト1型銀河（NLS1）の軟X線特性を調査すること。
• NLS1の狭い光学的ラインが、固有の運動学的要因か、視線方向の遮蔽によるものかを特定すること。
• NLS1に見られる極めて急峻な軟X線スペクトルおよび強力なFe II発光を説明するモデルを検証すること。
• 急峻なX線スペクトルがX線再放射および非熱的ペアカスケードモデルに与える影響を評価すること。
• ブラックホール質量、降着率、幾何学的配置がNLS1スペクトル特性に与える役割を調査すること。

提案手法

• 22個が5σ以上の有意水準で検出された46個のNLS1を対象に、系統的なROSAT研究を実施した。
• 軟X線スペクトル（0.1–2.4 keV）にパワー・ラウのモデルをフィットさせ、光子指数と連続スペクトル勾配を導出した。
• 光度曲線を分析して、急速な軟X線変動を検出し、これが電子散乱による軟X線の起源である可能性を除外した。
• 観測スペクトルと銀河系の吸収率限界を比較し、スペクトルの不連続性を探索することで、冷媒の吸収の有無を評価した。
• 極面視点、高降着率、および厚い広線領域（BLR）を含む、競合するモデルを評価した。
• 観測されたFe II/Hαライン比と軟X線過剰を用いて、Fe IIライン形成の再放射モデルを検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLS1に見られる急峻な軟X線スペクトルは、通常のセイフェルト1型銀河とは根本的に異なるX線スペクトルエネルギー分布を示唆しているか？
• RQ2 NLS1の狭い光学的バルマー線は、冷たいガスおよびダストによる視線方向の遮蔽によって説明可能か？
• RQ3 NLS1に見られる強力なFe II発光は、硬X線連続スペクトルの再放射によって説明可能か、それとも別の励起機構を要するか？
• RQ4 NLS1に見られる急速な軟X線変動は、散乱ミラー内での顕著な電子散乱を排除するか？
• RQ5 NLS1の極めて急峻な軟X線特性は、ブラックホール質量、降着率、または観測角度の極端な値によって説明可能か？

主な発見

• NLS1は、通常のセイフェルト1型銀河とは対照的に、著しく急峻な軟X線連続スペクトル勾配を示し、光子指数は最大で約5に達する。
• 0.1–2.4 keV連続スペクトル勾配とHα線のFWHMとの間に強い逆相関が見られ、急峻な勾配とFWHM > 1000 km/sの組み合わせは強く否定される。
• 多くのNLS1で急速な軟X線変動が観測され、これは大多数の軟X線が散乱ミラー内の電子によって散乱されている可能性を除外する。
• 銀河系の値を上回る大きな中性水素の吸収率の証拠はなく、これは光学的ラインの狭さの原因として単純な遮蔽を除外する。
• 大きな軟X線過剰は、硬X線連続スペクトルの再放射によって説明できない。合理的なモデルにおいて、軟X線成分の輝度が硬X線成分を上回っている。
• データは、NLS1が高降着率と厚い広線領域を有する低質量ブラックホールの極面視点である可能性を示唆しているが、いかなる単純なモデルでもすべての特性を完全に説明できない。