[論文レビュー] X-Ray Perspective Of Narrow Line Seyfert 1 Galaxies

Luigi Gallo|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2018

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 3被引用数 16

ひとこと要約

本レビューでは、20年間にわたるX線観測を統合し、Narrow-line Seyfert 1銀河（NLS1s）の極端なX線的性質——例えば、軟性過剰、急速な変動、スペクトルの複雑さ——が、動的でコンパクトかつおそらくコリメートされたコロナに起因することを明らかにした。主な発見では、I Zw 1 や 1H 0707–495 などの源において、コロナは中心のコリメートされたコアと拡張した放射を併せ持つ可能性があり、光の伝播遅延を示すリバーブベーション遅れが、異なるコロナ領域からの寄与を示しており、ジェットに類似した流れと関連する複雑で変化し続ける構造を支持している。

ABSTRACT

It is arguably in the X-ray regime that Narrow-line Seyfert 1 galaxies (NLS1s) exhibit the most extreme behaviour. Spectral complexity, rapid and large amplitude flux variations, and exceptional spectral variability are well known characteristics. However, NLS1s are not eccentric, but form a continuous sequence with typical Seyfert 1 galaxies. Understanding the extreme behaviour displayed by NLS1s will provide insight to the general AGN phenomenon. In this review, I will examine some of the important NLS1 X-ray discoveries over the past twenty years. I will then explore recent work that looks at the nature of the primary X-ray source (i.e. the corona) in NLS1s, demonstrating how the corona can be compact, dynamic, and in some cases consistent with collimated outflow. X-ray observations of NLS1s will be key in determining the nature of the corona, resolving the disc-jet connection, and determining the origin of the radio loud/quiet dichotomy in AGN.

研究の動機と目的

• Narrow-line Seyfert 1銀河（NLS1s）に観測された極端なX線的性質、特に軟性過剰、急速な変動、スペクトルの複雑さの原因を理解すること。
• NLS1sにおけるX線コロナの性質、その幾何学的形状、コンパクト性、動的進化を調査すること。
• NLS1sにおけるコロナが、コリメートされた流れまたはジェットの基部であるかどうかを検証し、AGNにおけるラジオ・ロウ/クールの二分法的性質を説明できるかを検討すること。
• リバーブベーション遅れと反射特徴をX線光曲線およびスペクトル解析することで、ディスク・ジェット接続を解明すること。
• 多くのNLS1sで観測されるX線の弱体化が、コロナの崩壊か、流出物質による部分的カバーイングに起因するかどうかを評価すること。

提案手法

• XMM-NewtonおよびChandra観測からのX線光曲線とエネルギー分解変動を分析し、連続スペクトル帯と反射帯の間のリバーブベーション遅れを検出する。
• ぼかれた反射成分、Fe KαおよびFe Lα線、部分的カバーイング吸収体を含むモデルを用いたスペクトルフィッティングにより、スペクトル特徴の起源を特定する。
• 時間遅れエネルギースペクトルを用いて、照射するコロナの幾何学的形状を推定し、球状とコリメートされた放射の形状を区別する。
• 観測されたFe Kα線プロファイルを、球状およびコリメートされたコロナからの合成モデルと比較し、両方を組み合わせたハイブリッドモデルを用いてデータに最もよく合うようにフィッティングする。
• Gonzalezら（2012）の式を用いて、反射分率の測定値から噴出物の速度を推定し、ブラックホールの脱出速度と比較する。
• 光伝播遅延時間に基づいて、コロナのサイズと位置を制約するリバーブベーションマッピング技術を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NLS1sに見られる強い軟性過剰と急速なスペクトル変動の原因は何か？これは内側の降着円盤からのぼかれた反射に起因するのか？
• RQ2 X線光曲線におけるリバーブベーション遅れは、コンパクトコアと拡張放射を併せ持つような、異なるコロナ幾何形状を区別するために利用できるか？
• RQ3 NLS1sにおけるX線コロナは、コリメートされた流れと整合的であり、このような構造が高エネルギー粒子のコンプトン化の起源を説明できるか？
• RQ4 コリメートされたコロナの存在が、観測されるX線全放射度と一部のNLS1sにおける顕著なX線の弱体化にどのように影響を与えるか？
• RQ5 NLS1スにおけるコロナは、数週間から数年のスケールで、崩壊や構造的変化を示す動的挙動をどの程度示しているか？

主な発見

• I Zw 1では、約160秒と約60秒の2つの明確な高周波リバーブベーション遅れが検出され、異なるコロナ領域からの光伝播遅延を示しており、中心コアと拡張放射を併せ持つ複合構造である可能性を示唆している。
• I Zw 1におけるFe Kα線の線形スペクトルプロファイルは、球状とコリメートされた（ジェットに類似した）成分を組み合わせたハイブリッドコロナモデルによって最もよく説明され、単独の幾何形状よりも優れたフィットを示している。
• I Zw 1のコリメートされたコロナにおける噴出物の速度は、ブラックホールの上空で妥当な初期高さを仮定した場合、局所の脱出速度を超えており、物質が系から脱出可能である可能性を示唆している。
• 1H 0707–495では、約1 keVの特徴がFe Lαと特定され、鉄の高い含有量によって強化されており、連続スペクトル帯と反射帯の間で100秒未塔の負の遅れが確認され、内側円盤からのリバーブベーションの存在が裏付けられた。
• NLS1sにおけるX線コロナは、通常のSeyfert 1銀河と比較して、より動的で安定性に欠ける可能性があり、数週間から数年のスケールで構造的変化の兆候が観測されており、コロナの崩壊を含む可能性がある。
• 本研究は、NLS1sにおけるX線コロナが、コンパクトで動的かつおそらくコリメートされた流れから構成されており、ラジオ・クールAGNにおける失敗したジェットの基部を表している可能性を支持する。