[論文レビュー] The XMM-Newton view of PG quasars: II. Properties of the Fe K-alpha line

E. Jiménez‐Bailón, E. Piconcelli+4 more|ArXiv.org|Jan 26, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 46

ひとこと要約

本研究では、38個のXMM-Newton観測済PGクェーサーにおけるFe K-α線の発光を分析し、約50%の対象で幅の狭い線を検出。これは、外側の降着円盤またはトルスに存在する冷たい、あるいは低イオン化度の物質に起因するものと整合的である。ラジオ非騒音クェーサーでは、X線バルディン効果が顕著に観測されず、鉄線の等価幅とX線全波長放射度の間に逆相関があるという以前の主張に反する結果となった。

ABSTRACT

The properties of the fluorescence Fe K-alpha emission lines of a sample of 38 quasars (QSOs) observed with XMM-Newton are studied. These objects are included in the optically selected sample from the Palomar-Green (PG) Bright Quasar Survey with an X-ray luminosity 1.3E43

研究の動機と目的

• 38個のXMM-Newtonで観測されたPGクェーサーの広範かつ均一なサンプルにおけるFe K-α線の性質を調査すること。
• Fe K-α線の強度がX線全波長放射度と相関するかどうかを検証し、高全波長放射度のクェーサーにおけるX線バルディン効果の存在をテストすること。
• 幅の狭い成分と広い成分のFe K-α線を区別し、降着環境内での起源を推定すること。
• ジェット放射による汚染を避けるために、ラジオ騒音クェーサーを除外することで選択バイアスを最小限に抑えること。
• 近接したセイフェルト銀河と比較し、既知のセイフェルト銀河的挙動が高全波長放射度のAGNにまで拡張可能であるかを検討すること。

提案手法

• XMM-Newton EPIC-pnおよびMOS1/MOS2機器を用いた38個のPGクェーサーのスペクトル解析。エネルギー範囲はpnで0.3–12 keV、MOSで0.6–10 keV。
• 吸収されたパワー・ロウと冷たい／温かい吸収成分を用いたX線連続スペクトルのモデリング。スペクトルフィッティングにはXSPEC v.11.2を用いた。
• 線幅の狭い（FWHM ≤ 7000 km s⁻¹）および相対論的に広がった成分を用いてFe K-α線をフィットし、線のプロファイルと起源を評価。
• 各天体のFe K-α線の等価幅（EW）とエネルギー中心を測定し、イオン化状態と発光領域を評価。
• ラジオ騒音クェーサーを除外して、Fe K-α線の等価幅と2–10 keV X線全波長放射度との相関解析を実施。
• X線バルディン効果の有無をテストするため、EW ∝ L^α 関係における傾きαをパワー・ロウフィッティングで評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ラジオ非騒音PGクェーサーにおけるFe K-α線の等価幅は、2–10 keV X線全波長放射度と相関するか？
• RQ2 線のエネルギーと幅に基づいて、Fe K-α線発光の起源（ディスク、トルス、広帯域領域）は何か？
• RQ3 高全波長放射度のクェーサーに相対論的に広がったFe K-α線が存在するか？また、セイフェルト銀河と比較してその性質はいかに異なるか？
• RQ4 ラジオ騒音クェーサーにおけるジェット放射成分は、観測されたFe K-α線強度にどの程度影響を与え、相関関係を隠蔽するか？
• RQ5 クェーサーにおける平均的なFe K-α線の性質は、近接したセイフェルト銀河と比較してどの程度類似しているか？

主な発見

• 38個のクェーサーのうち20個（53%）で幅の狭いFe K-α線を検出。平均等価幅は⟨EW⟩ = 80⁺³⁰₋₂₀ eV、分散σ_EW < 40 eVであった。
• 多数の幅の狭い線は、中性または低イオン化度鉄（Fe I–XVII）に一致するエネルギー中心を示しており、外側の降着円盤、トルス、または広帯域領域に存在する冷たい、あるいは弱くイオン化された物質からの発光を示唆している。
• ラジオ非騒音クェーサーにおいて、Fe K-α線の等価幅と2–10 keV全波長放射度との間に顕著な相関は認められず、パワー・ロウの傾きαは-0.3から0.14の間で制約された。これは、X線バルディン効果の明確な証拠がないことを示している。
• 相対論的に広がったFe K-α線は3個のクェーサー（8%）でのみ検出され、いずれも低いX線全波長放射度（L₂₋₁₀ₖₑⱽ ≤ 10⁴⁴ erg s⁻¹）を示しており、全波長放射度と広がった線強度の間に逆相関がある可能性を示唆している。
• 2つのクェーサー（1115+407および1116+215）では、高イオン化鉄（例：Fe XXV/XXVI）に一致するエネルギーでのFe K-α線が観測され、線の視線方向に存在する温かい、あるいはイオン化された物質、または吹き出しによる発光を示唆している。
• PGクェーサーにおける平均的なFe K-α線の性質は、近接したセイフェルト銀河と一致しており、セイフェルト銀河的X線スペクトル挙動が高全波長放射度の、光学的に選別されたクェーサーにも拡張可能であることを支持している。