[論文レビュー] THE CORONA OF THE BROAD-LINE RADIO GALAXY 3C 390.3

A. Lohfink, Patrick Ogle+18 more|arXiv (Cornell University)|Oct 5, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、幅広い線を持つ電波銀河3C 390.3に対するSuzaku/NuSTARの広帯域X線スペクトル解析を実施し、117+18−14 keVで高エネルギー端末を発見した。また、初めてとしてコロナのコンプトン化パラメータを制限した：コンパクトネスは69+124−24、光学的厚さは4.1+0.5−3.6、電子温度は30+32−8 keVであった。解析では弱いイオン化されたリフレクションに起因するソフトX線過剰を検出するとともに、高イオン化状態のFe XXV/XXVI線を確認した。一方、UVモデリングでは、コロナのコンパクトネスが小さいことから、ディスク放射のわずかな部分がコンプトン化されていることが示され、X線領域におけるジェット寄与がないことと整合的であった。

ABSTRACT

We present the results from a joint Suzaku/NuSTAR broadband spectral analysis of 3C 390.3. The high quality data enables us to clearly separate the primary continuum from the reprocessed components allowing us to detect a high energy spectral cut-off ( keV), and to place constraints on the Comptonization parameters of the primary continuum for the first time. The hard over soft compactness is and the optical depth is this leads to an electron temperature of keV. Expanding our study of the Comptonization spectrum to the optical/UV by studying the simultaneous Swift-UVOT data, we find indications that the compactness of the corona allows only a small fraction of the total UV/optical flux to be Comptonized. Our analysis of the reprocessed emission show that 3C 390.3 only has a small amount of reflection (R ∼ 0.3), and of that the vast majority is from distant neutral matter. However, we also discover a soft-X-ray excess in the source, which can be described by a weak ionized reflection component from the inner parts of the accretion disk. In addition to the backscattered emission, we also detect the highly ionized iron emission lines Fe xxv and Fe xxvi.

研究の動機と目的

• 高エネルギーX線データを用いて、広帯域電波銀河におけるX線コロナの物理的パラメータを特定すること。
• 電波強度のAGNにおけるコンプトン化スペクトルが、電波弱いSeyfert銀河と異なるかどうか、特にスペクトル形状およびコロナ特性の観点から調査すること。
• 電波銀河のX線放射におけるジェット寄与の役割が議論されている中で、X線スペクトルへのジェット寄与の寄与を評価すること。
• 予測と観測されたUV/光学光度の不一致を、コロナの空間的コンパクトネスとそのコンプトン化効率の分析によって解明すること。
• 冷たいおよびイオン化されたリフレクション成分を含む再放射エミッションをモデリングし、降着ディスクの幾何学的構造とブラックホールスピンを推定すること。

提案手法

• 3C 390.3の同時Suzaku（ソフトX線）およびNuSTAR（ハードX線）観測を用いた、広帯域X線スペクトルの統合フィッティングを実施した。
• 熱的コンプトン化モデル（例：MYTorus、コンプトン化ベースの連続スペクトルモデル）を適用し、主なX線連続スペクトルにフィットさせ、コンパクトネス、光学的厚さ、電子温度などのコロナパラメータを抽出した。
• Swift-UVOTの同時光度測定を組み込み、ディスク放射のコンプトン化によって予測されるUV光度と観測されたUV光度を比較した。
• 再放射エミッションを、冷たいリフレクション（R ~ 0.3）、遠方の中性リフレクション、およびソフトX線過剰を説明する弱いイオン化リフレクション成分を含むモデルでモデリングした。
• 相対論的リフレクションモデル（例：relxill）を用い、Fe Kαライン特徴から発光性およびイオン化パラメータを制限した。
• 未散乱ディスク放射からのモデル予測ソフトX線光度と観測された弱いソフト過剰を比較することで、SEDの整合性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3C 390.3におけるX線コロナの物理的パラメータ（コンパクトネス、光学的厚さ、電子温度）は何か？
• RQ2 この幅広い線を持つ電波銀河におけるコロナに高エネルギー端末が存在するか？ それはコロナ加熱とペア生成平衡に何を示唆するか？
• RQ3 3C 390.3におけるUV/光学放射は、ディスク光子のコンプトン化によってどの程度生成されているか？ なぜ観測されたUV光度は予測値よりもはるかに低いのか？
• RQ4 ソフトX線過剰の起源と強度は何か？ これは内側の降着ディスクからのイオン化リフレクションと整合的か？
• RQ5 X線スペクトルにジェット寄与が検出可能か？ 他の電波銀河と比較してどう異なるか？

主な発見

• 3C 390.3のコロナにはEcut = 117+18−14 keVで高エネルギー端末が存在し、コンプトン冷却に起因するコロナ温度の物理的上限を示している。
• コロナのコンパクトネスは69+124−24、光学的厚さは4.1+0.5−3.6であり、電子温度は30+32−8 keVに達する。これは加熱とペア生成平衡に一致する。
• ディスク放射のコンプトン化によって予測されるUV光度は、観測光度のおよそ20倍に達するが、これはコロナの空間的コンパクトネスが小さいため、ディスク光子のわずかな部分しかコロナに到達していないことを示している。
• ソフトX線過剰が検出され、これは内側降着ディスクからの弱いイオン化リフレクション成分によって最もよく説明される。イオン化パラメータξ ~ 1000–3000、発光性指数> 10である。
• 再放射エミッションでは冷たいリフレクションが弱く（R ~ 0.3）にとどまり、大部分は遠方の中性物質からのものであり、強い相対論的リフレクション成分の明確な証拠はない。
• 高イオン化状態のFe XXVおよびFe XXVI発光ラインの検出により、ブラックホール近傍に高温でイオン化されたプラズマが存在することが確認され、コンパクトなコロナと整合的である。