[論文レビュー] XMM-Newton observation of the NLS1 Galaxy Ark 564: I. Spectral analysis of the time-average spectrum

I. E. Papadakis, W. Brinkmann+3 more|ArXiv.org|Oct 5, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 52被引用数 27

ひとこと要約

本研究は、NLS1銀河Ark 564の高品質なXMM-Newton X線スペクトル解析を提示しており、急勾配のパワー・ロークンティニュラム（Γ = 2.43）と、イオン化鉄からの6.7 keVの弱く狭い鉄Kα線発光線を明らかにした。ソフト過剰は、太陽成分の反射モデルと相対論的ブローリングを組み合わせたもので最もよく説明され、0.65–0.85 keVの広く浅いフレックス不足は、NH ≈ (2–5)×10²⁰ cm⁻²の温かい吸収体を示しており、8.1 keVに位置する可能性のあるFe XXVI Kα吸収線は、約0.17cの速度で流れ出している高度にイオン化されたガスを示唆している。

ABSTRACT

We use the data from a recent, 100 ksec XMM-Newton observation of the Narrow Line Seyfert 1 galaxy Ark 564 to obtain its time average, X-ray spectrum. The 3-11 keV spectrum is well fitted by a power-law of slope 2.43. We detect a weak (equivalent width ~80 eV) emission line at ~6.7 keV, which implies emission from ionized iron. There is no compelling evidence for significant broadening of the line.We also detect a possible Doppler shifted absorption line at 8.1 keV. At energies lower than 2 keV, the spectrum is dominated by a smooth soft excess component which can be well fitted either by a two black body components (kT~0.15 and 0.07 keV) or by a black body plus a relativistically blurred photoionized disc reflection model. We detect a broad, shallow flux deficit in the 0.65-0.85 keV band, reminiscent of the iron unresolved transition array (UTA) features. We do not detect neither a strong absorption edge around 0.7 keV nor an emission line around 1 keV. The soft excess emission is consistent with being reflected emission from a geometrically flat disc, with solar abundances, illuminated by an isotropic source. The weakness of the iron line emission can be explained by relativistic blurring. The UTA feature implies the presence of warm material with a column density of 2-5*10^{20} cm^{-2}. If the absorption line at 8.1 keV corresponds to FeXXVI Kalpha, it suggests the presence of a highly ionized absorbing material with N_H > 10^{23} cm^{-2}, outflowing at a high velocity of ~0.17c.

研究の動機と目的

• 本研究の主な目的は、高品質なXMM-Newtonデータを用いて、Ark 564の時間平均X線連続スペクトルを特徴づけることにある。
• スペクトルの0.3–11 keVエネルギー範囲における発光および吸収特徴の特定と解釈を目的とする。
• ソフト過剰が熱的発光か、ディスクからの反射プロセスか、どちらによって生じるかを特定することを目的とする。
• イオン化または温かい吸収体の存在とその物理的性質を調査することを目的とする。
• ブラックボディ、反射、吸収エッジの各モデルがソフト過剰をフィットする際の競合モデルを評価し、校正関連のモデルフィット問題を解消することを目的とする。

提案手法

• 本分析では、Ark 564の100 ksのXMM-Newton観測から得られたEPIC-PNおよびEPIC-MOS X線スペクトルを用いた。
• スペクトルフィッティングには、パワー・ロークンティニュアルモデルに加え、ブラックボディ、相対論的ブローリング反射、吸収特徴の成分を含めた。
• RGSデータは、特にソフトX線帯域における狭い発光および吸収線の検出と制約に用いられた。
• フィットの良さを評価するために、カイ二乗統計と残差解析を用いたモデル比較が行われた。
• 校正の不確実性が低エネルギー帯でのモデル残差に与える影響を評価した。
• ソフト過剰の物理的解釈を検証するため、二重ブラックボディモデルと反射＋ブラックボディモデル（REFL+BB）を比較し、物理的整合性を考慮して後者を支持した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Ark 564の時間平均X線連続スペクトルは、0.3–11 keV範囲でどのような形状をしているか？
• RQ2 Ark 564のソフト過剰は、熱的発光か、ディスクからの反射によって最もよく説明されるか？
• RQ3 スペクトルにはイオン化または温かい吸収特徴の証拠があるか？その物理的パラメータは何か？
• RQ4 鉄Kα発光線は拡張しているか、それとも狭い線と一致するか？これは発光領域について何を示唆するか？
• RQ5 0.65–0.85 keVの観測されたフレックス不足は、鉄の未解像化遷移アレイ（UTA）に起因する可能性があるか？これは吸収体について何を示唆するか？

主な発見

• 3–11 keVのX線スペクトルは、パワー・ロークンティニュアルでよくフィットされ、光子指数Γ = 2.43であった。
• 6.7 keVに弱く狭い鉄Kα発光線が検出され、等価幅は約80 eVであった。これはイオン化鉄からの発光を示唆している。
• 2 keV未満のソフト過剰は、単純なブラックボディではなく、相対論的ブローリング反射成分（REFL+BB）によって最もよくモデル化された。これは、後者のモデルで不自然に高い温度が要求されるためである。
• 0.65–0.85 keV帯に広く浅いフレックス不足が特定され、これはFe I–XVIの未解像化遷移アレイ（UTA）として解釈され、温かい吸収体の光学的厚さNH ≈ (2–5)×10²⁰ cm⁻²を示唆している。
• PNスペクトルに8.1 keVに吸収線が検出され、これはFe XXVI Kαに相当する可能性があり、高いイオン化度の吸収体（NH > 10²³ cm⁻²）と約0.17cの流れ出し速度を示唆している。
• 本研究では、0.7 keVのOVIIエッジや1 keVの発光線の顕著な証拠は得られず、以前の報告とは矛盾する結果となった。