[論文レビュー] Unveiling the nature of INTEGRAL objects through optical spectroscopy. V. Identification and properties of 21 southern hard X-ray sources

N. Masetti, L. Morelli+14 more|ArXiv.org|Aug 18, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 39被引用数 93

ひとこと要約

本研究では、ケロ・トロロ・インターナショナル天文台（CTIO）の1.5メートル望遠鏡を用いた光学分光観測により、INTEGRALが検出した南天の21個のハードX線源を同定した。その結果、12個の活動銀河核（AGN）、5個の磁気的コメット的変星（CV）、4個の高質量X線連星（HMXB）を同定し、そのうち1つは大マゼラン雲内に位置する。これらの結果は、INTEGRALが近傍の銀河系外源を調査する上で極めて有効であることを裏付け、軟X線カタログとのクロス相関 followed で分光観測を実施する手法の有効性を強調している。

ABSTRACT

Optical spectroscopic identification of the nature of 21 unidentified southern hard X-ray objects is reported here in the framework of our campaign aimed at determining the nature of newly-discovered and/or unidentified sources detected by INTEGRAL. Our results show that 5 of these objects are magnetic Cataclysmic Variables (CVs), 4 are High-Mass X-ray Binaries (HMXBs; one of which is in the Large Magellanic Cloud) and 12 are Active Galactic Nuclei (AGNs). When feasible, the main physical parameters for these hard X-ray sources are also computed using the multiwavelength information available in the literature. These identifications further underscore the importance of INTEGRAL in the study of the hard X-ray spectrum of AGNs, HMXBs and CVs, and the usefulness of a strategy of catalogues cross-correlation plus optical spectroscopy to securely pinpoint the actual nature of the X-ray sources detected with INTEGRAL.

研究の動機と目的

• INTEGRAL衛星が検出した、これまで未同定であった南天の21個のハードX線源の性質を同定すること。
• 光学分光観測を用いて、これらの源がAGN、HMXB、CV、または他の高エネルギー放射源であるかどうかを特定すること。
• 軟X線カタログとの多波長クロス相関と光学分光観測を組み合わせた手法が、INTEGRAL源の同定にどの程度有効であるかを評価すること。
• 同定されたAGNのブラックホール質量および幅広い線領域（BLR）速度を、バーリング法を用いて推定すること。
• 特に銀河平面およびその近傍におけるハードX線天の源の性質をより深く理解すること。

提案手法

• ケロ・トロロ・インターナショナル天文台（CTIO）の1.5メートル望遠鏡を用いて、21個の南天INTEGRAL源の光学分光観測を実施した。
• INTEGRAL IBISの誤差領域と軟X線カタログ（ROSATおよびSwift/XRT）との位置的クロス相関により、誤差領域を10弧秒未満に縮小した。
• スペクトル解析により発光線および吸収線を同定し、光学的対応天体をAGN、CV、HMXBに分類した。
• AGNに対しては、バーリング法を用いて幅広い線領域（BLR）速度とブラックホール質量を推定した。$ M_{\text{BH}} \propto v_{\text{BLR}}^2 R_{\text{BLR}} $ を仮定した。
• 軟X線位置が曖昧な源は一時的同定とし、チャンドラまたはXMM-Newtonなどの高分解能X線望遠鏡による確認が必要であるとマークした。
• 本手法の有効性は、論文I〜IVにおける既存のINTEGRAL源同定結果と比較することで検証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 INTEGRALによってこれまで未同定であった21個の南天ハードX線源の真の性質は何か？
• RQ2 軟X線クロス相関と光学分光観測を組み合わせた手法は、INTEGRAL源の同定にどの程度有効か？
• RQ3 未同定のINTEGRAL源のうち、AGN、HMXB、CVはそれぞれどの程度の割合を占めているか？
• RQ4 INTEGRALで同定されたAGNのブラックホール質量やBLR速度といった物理的パラメータは、信頼性を持って推定できるか？
• RQ5 多波長クロス相関を行ったにもかかわらず、一部の源が未同定のまま残るのはなぜか？

主な発見

• 同定された21個の源のうち、12個がAGN（6個のセイフェルト1型、6個のセイフェルト2型）、5個が磁気的コメット的変星（CV）、4個が高質量X線連星（HMXB）であり、そのうち1つは大マゼラン雲内に位置する。
• 本研究では、サンプルの約57％がAGNであることが確認され、INTEGRALが近傍の銀河系外源を効果的に検出できることを裏付けた。
• サンプルに含まれる5個のAGNのうち、幅広い線領域（BLR）速度が1100 km s⁻¹ から 5500 km s⁻¹ の間であり、ブラックホール質量は 0.1 × 10⁷ M☉ から 20 × 10⁷ M☉ の範囲に分布していた。
• IGR J14175−4641、IGR J14452−5133、IGR J18244−5622 の3源については、アーキセコンドの軟X線位置が不明なため、光学的対応天体は一時的同定とされ、チャンドラまたはXMM-Newtonによる追跡観測が要請されている。
• 軟X線カタログとのクロス相関 followed で光学分光観測を実施するこの手法の同定成功率は、第2回IBIS銀河平面調査で未同定であった56個の源のうち18個（32％）を同定した。
• これらの結果は、INTEGRALが銀河系のX線連星を検出するだけでなく、特にAGNを通じて近傍の銀河系外天を調査できること、また銀河平面の回避領域を効果的に貫通できることを示している。