[論文レビュー] The central region of M31 observed with XMM-Newton (I. Group properties and diffuse emission)

R. Shirey, Roberto Soria+14 more|ArXiv.org|Nov 13, 2000

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 50

ひとこと要約

XMM-NewtonによるM31中心領域のX線観測を通じて、この研究では核の非分解光度において、0.35 keVの光学的薄い熱プラズマ成分で最もよくフィットするソフトX線過剰が同定された。この成分は、全未吸収0.3–12 keVバンドでの放射率のおよそ10%を占め、非分解点源ではなく拡散的な高温ガスを示しており、初期型銀河におけるソフトX線放射の起源について長年の曖昧さを解消した。

ABSTRACT

We present the results of a study based on an XMM-Newton Performance Verification observation of the central 30 arcmin of the nearby spiral galaxy M31. In the 34-ks European Photon Imaging Camera (EPIC) exposure, we detect 116 sources down to a limiting luminosity of 6 x 10^35 erg/s (0.3--12 keV, d = 760 kpc). The luminosity distribution of the sources detected with XMM-Newton flattens at luminosities below ~ 2.5 x 10^37 erg/s. We make use of hardness ratios for the detected sources in order to distinguish between classes of objects such as super-soft sources and intrinsically hard or highly absorbed sources. We demonstrate that the spectrum of the unresolved emission in the bulge of M31 contains a soft excess which can be fitted with a ~ 0.35-keV optically-thin thermal-plasma component clearly distinct from the composite point-source spectrum. We suggest that this may represent diffuse gas in the centre of M31, and we illustrate its extent in a wavelet-deconvolved image.

研究の動機と目的

• ROSATおよびBeppoSAXデータで既に観測されたM31核の非分解ソフトX線放射の起源を特定すること。
• ソフトX線過剰の原因が拡散的放射か非分解点源かを区別すること。
• 高分解能X線データを用いて非分解放射のスペクトル的性質を特徴づけること。
• M31中心領域の全X線放射率に占める拡散的高温プラズマの寄与を推定すること。
• ソフト過剰が機器的要因、背景放射、または固有の天体物理学的放射に起因するかどうかを評価すること。

提案手法

• EPIC-MOSおよびEPIC-PN機器を用いて、M31の中心30′領域を34-ksのXMM-Newtonパフォーマンス検証観測を実施した。
• 0.3–12 keVバンドで、6×10³⁵ erg s⁻¹の限界放射率までに116個のX線源を検出した。
• 硬さ比を用いて源のタイプを分類し、ソフト、ハード、強く吸収された源を区別した。
• 半径5′未満の核領域の背景差し引きスペクトルを、熱プラズマ＋パワー・ロウモデルで解析した。
• ウェーブレットの逆畳み込みを用いて、ソフト過剰放射の空間的広がりを画像化した。
• 検出された点源の合成スペクトルとの非分解放射のスペクトルフィットを比較し、拡散成分を分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 M31核のソフトX線過剰は、非分解点源に起因するのか、それとも真に拡散的放射なのか？
• RQ2 非分解放射のスペクトル的性質は何か？これは高温で光学的薄いプラズマとしてモデル化可能か？
• RQ3 M31核の全X線放射率のうち、どれくらいが拡散的高温ガスに起因するか？
• RQ4 背景および機器的要因を補正した後も、ソフト過剰は依然として存在するか？
• RQ5 拡散成分のスペクトル的性質は、既知の点源集団のそれとどのように異なるか？

主な発見

• M31核の非分解放射は、0.35 keVの光学的薄い熱プラズマ成分で最もよくフィットするソフト過剰を示している。
• ソフト過剰は、特徴のないスペクトルを示す検出された点源の合成スペクトルとは明確に異なる。
• 拡散的プラズマ成分は、0.3–12 keVバンドの全未吸収X線フラックスのおよそ10%を占めている。
• ROSATバンド（0.1–2.4 keV）では20%以上を占めるため、ソフトバンド放射において重要な役割を果たしている。
• スペクトルモデリングおよび背景差し引きにより、ソフト過剰は機器的要因や背景に起因するものではないと確認された。
• ウェーブレット逆畳み込み画像により、ソフト過剰の空間的広がりが確認され、点源ではなく拡散的放射に一致している。