[論文レビュー] The 2013 multiwavelength campaign on the Narrow-Line Seyfert 1 galaxy 1H 0323+342: a rosetta stone for the jet/disk paradigm

O. Tibolla, S. Kaufmann+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2013

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、低質量ブラックホールと近似Eddington降着レートを持つレアなγ線発光AGNであるNarrow-Line Seyfert 1銀河1H 0323+342に対する多波長キャンペーンを提示し、極端なAGNパrameter空間におけるジェット-ディスク共生を解明することを目的としている。予備的な結果では、X線でスペクトル変動（Γ ≈ 2からΓ₁ ≈ 2.3、Γ₂ ≈ 1.6の破れたパワーロウの形に）、光学的明るさの増加、および電波フレアが観測され、高放射密度下でも動的ジェット-ディスク結合が成立している可能性を示唆している。

ABSTRACT

Narrow-Line Seyfert 1 galaxies have been established as a new class of gamma-ray emitting AGN with relatively low black hole masses, but near-Eddington accretion rates. Other extragalactic gamma-ray sources observed so far such as Flat Spectrum Radio Quasars, Radio Galaxies, and BL Lacertae Objects generally exhibit much higher black hole masses and, in the case of BL Lac objects and FRI Radio Galaxies, much lower accretions rates. The multifrequency campaign of 2013 centered on the bright source 1H 0323+342 will provide further insights into the nature of the jets and their gamma ray production mechanisms in a largely unexplored corner of AGN parameter space. Here, we show preliminary results of this campaign and discuss them.

研究の動機と目的

• Narrow-Line Seyfert 1銀河におけるジェット-ディスク結合を調査すること。これは、低質量ブラックホールと近似Eddington降着レートを示す新しいγ線発光AGNのクラスである。
• 高放射密度環境にあっても高エネルギーγ線放射が観測されるというパラドックスを解明すること。この環境では粒子加速が抑制され、対生成が生じると予想される。
• 多波長変動と時間遅れを用いて、ジェットが低X線場で形成されるのか、または高いブラックホールスピンによって生存するのかを特定すること。
• GeV帯γ線の起源を解明するため、自己シンチロトロン放射（SSC）と外部シンチロトロン放射（EC）の支配的メカニズムを検証すること。
• 降着率とスペクトル的性質が中間的であることに鑛、1H 0323+342がディスク優勢状態とジェット優勢状態の間の遷移的状態を示しているかどうかを評価すること。

提案手法

• Fermi-LAT（GeV帯γ線）、Integral（ハードX線、20–100 keV）、Swift（X線およびUV/光学）、地上望遠鏡（2.6–43 GHz帯での電波および50 cm望遠鏡による光学）を用いた同時多波長キャンペーンを実施する。
• 変動およびフレアを検出できるよう、高時間分解能で4つの150-ksセグメントに分けた600 ksの深さのIntegral観測を実施する。
• SwiftのUVOTおよびXRTを用いて、銀河間減光および吸収補正を施した同時UV、光学、X線光度曲線およびスペクトルエネルギー分布（SED）を取得する。
• Effelsberg 100 m望遠鏡を用いて、数週間ごとに複数周波数（2.6–43 GHz）で電波 flux およびスペクトル形状をモニタリングし、フレアおよびスペクトル変化を検出する。
• MOJAVE計画を通じたVLBIモニタリングにより、パーセクスケールのジェット構造および運動を追跡する。
• 電波からγ線帯域にわたるスペクトルエネルギー分布（SED）を分析し、GeV放射を説明するためのSSCおよびEC放射モデルを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1H 0323+342におけるγ線放射は、Eddington限界に近い降着円盤に近接する高放射密度環境で生成されたジェットによって説明可能であろうか？
• RQ2 低エネルギーX線条件下での一時的ジェット形成を支持する時間遅れや逆相関が、X線とγ線の変動の間に観測されるであろうか？
• RQ3 観測されたX線スペクトル変動（Γ ≈ 2の平坦スペクトルから、硬い尾部を持つ破れたパワーロウに）は、ディスク状態とジェット状態の間の遷移を示唆するであろうか？
• RQ4 非常に高いスピンを持つブラックホールは、より小さく透明性の高い光子球を持つため、γ線透過性を高める要因となり得るが、その役割は何か？
• RQ5 1H 0323+342に観測されたMeVスペクトル成分は、MeVブレーザーに類似している程度はどれほどか？また、これはエクストラギャラクティックγ線背景におけるMeVギャップの解消に寄与するであろうか？

主な発見

• Integralは、有効露出時間54.2 ksで20–40 keV帯で~3σの有意性で1H 0323+342を検出し、平均フラックスは0.25 ± 0.08 cpsを示した。
• 40–100 keV帯では有意な検出は得られず（1.6σの有意性、85 ks露出時間）、平均フラックスは0.12 ± 0.08 cpsであった。
• 2013年1月13日のSwift X線観測では、ガンマ定数Γ ≈ 2の平坦スペクトルが観測されたが、2月15日には破れたパワーロウ（Γ₁ ≈ 2.3、Γ₂ ≈ 1.6、ブレークエネルギー~2 keV）が観測された。
• 50 cm Hans-Haffner望遠鏡を用いた光学モニタリングにより、1月のR ≈ 15.49 magから2月のR ≈ 15.30 magへの明るさの増加が観測され、2番目のX線状態と一致した。
• Effelsbergによる電波モニタリングでは、2010–2011年の約0.5 Jyから2013年初頭にかけて約1.5 Jyにfluxが増加し、キャンペーン中にスペクトル形状の変化も観測された。
• 1つのIntegralサイエンスウィンドウ（28.98 cps、~170 s露出時間）で高フラックス状態が観測されたが、誤差が大きかったため、一時的なフレアの可能性があるとされた。