[논문 리뷰] Chandra and XMM Observations of Type II Quasars from the SDSS

A. Ptak, Nadia L. Zakamska외 5명|ArXiv.org|2005. 10. 07.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 2인용 수 30

한 줄 요약

이 연구는 SDSS에서 선별한 여덟 개인 유형 II 퀼라스의 X선 관측을 천체망원경 Chandra와 XMM-Newton를 사용하여 수행하였으며, 그 결과 여섯 대상이 내재된 빛의 세기 >5×10⁴³ erg s⁻¹인 강력한 X선 소스임을 밝혀냈다. 다섯 개는 상당한 흡수(N_H ≳ a few ×10²² cm⁻²)를 보였고, 그 중 적어도 세 개는 N_H >10²³ cm⁻²일 가능성이 있으며, 일부는 콜럼브-두꺼운 상태일 수 있어, 유형 II 퀼라스의 통합 모델과 일치하는 무거운 차폐 상태임을 시사한다.

ABSTRACT

We are carrying out sensitive X-ray observations with Chandra and XMM of type II quasars selected from the Sloan Digital Sky Survey based on their optical emission line properties. We present observations of four objects at redshifts 0.4 < z < 0.8 and an analysis of the archival data for four additional objects in the same redshift range. Six of the eight were detected in X-rays; five of them have sufficient signal to derive spectral information. All of the detected sources have intrinsic luminosities L(2-10 keV) > 5 x 10^43 erg s^-1. The five with sufficient counts for spectral fitting show evidence for significant absorption (N_H >~ a few x 10^22 cm^-2). At least three of the objects likely have N_H > 10^23 cm^-2; some may be Compton-thick (N_H > 10^{24} cm^-2). In the five objects for which we could fit spectra, the slopes tend to be significantly flatter than is typically observed in AGN; it is possible that this is due either to reprocessing of the nuclear emission or to a line of sight that passes through patchy absorption.

연구 동기 및 목표

• SDSS의 좁은 선방출 특성에 기반해 선별한 유형 II 퀼라스의 X선 스펙트럼 특성을 규명하는 것.
• 이 고광도 유형 II 퀼라스에서 X선 차폐 수준(열량 밀도 N_H)을 평가하는 것.
• 표준 AGN 통합 모델이 고광도, 유형 II 퀼라스에 적용되는지 X선 광도와 스펙트럼 기울기를 측정하여 검증하는 것.
• 관측된 X선 특성—특히 더 평탄한 스펙트럼 기울기와 높은 흡수—이 선로 상의 재처리 또는 조각진 흡수로 인한 것인지 조사하는 것.
• 이 유형 II 퀼라스의 X선 특성을 일반 유형 I 퀼라스 및 국지 유형 II 세이프트 은하와 비교하는 것.

제안 방법

• SDSS 스펙트럼 데이터베이스에서 유형 II 퀼라스 후보자 여덟 명에 대해 Chandra 및 XMM-Newton 망원경을 사용해 민감한 X선 관측을 수행하였다.
• 0.4 < z < 0.8 범위의 네 개 대상에 대한 신규 관측과 동일한 적색편이 범위의 네 개 추가 대상에 대한 암시적 자료를 분석하였다.
• 배경 잡음 변수를 통합하여 후행 확률을 계산하기 위해 평탄한 사전 확률을 사용한 베이지안 통계를 적용하였다. X선 광도(L_X), 열량 밀도(N_H), 광자 기울기(Γ), 배경 카운트(B)를 대상으로 하였다.
• 관측된 카운트 수를 모델링하기 위해 포isson 우도 함수를 사용하였으며, 주어진 N_H 및 Γ 값에 대해 XSPEC를 통해 스펙트럼 모델을 계산하였다.
• 신호 대 잡음 비율이 충분한 다섯 개의 소스에 대해 스펙트럼 피팅을 수행하여 내재 광도 및 흡수 열량을 유도하였다.
• 후행 분포를 사용하여 L_X–N_H 평면에서 신뢰 영역을 계산하여 불확실성과 상한선를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 광학적 좁은 선방출선을 통해 선별한 고광도 유형 II 퀼라스가 통합 모델에 부합하는 강력한 X선 방출을 보이는가?
• RQ2 이 유형 II 퀼라스에서 X선 열량 밀도(N_H)의 분포는 어떻게 되며, 국지 유형 II 세이프트 은하와 비교해 보면 어떠한가?
• RQ3 관측된 X선 스펙트럼 기울기가 일반 유형 I 퀼라스보다 더 평탄한가? 만약 그렇다면, 이를 설명할 수 있는 물리적 메커니즘(예: 재처리 또는 조각진 흡수)은 무엇인가?
• RQ4 이들 소스가 얼마나 많은 정도로 콜럼브-두꺼운 상태(N_H >10²⁴ cm⁻²)가 되어 있으며, 이는 X선 조사에서의 탐지 가능성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 이 초기 샘플을 바탕으로, 유형 II 퀼라스의 X선 특성은 광도와 적색편이에 따라 어떻게 진화하는가?

주요 결과

• 여덟 대상 중 여섯 대상이 X선에서 탐지되었으며, 내재된 2–10 keV 광도가 5×10⁴³ erg s⁻¹를 초과하여 고강도 X선 활동을 보임을 확인하였다.
• 여덟 대상 중 다섯 개는 스펙트럼 피팅에 충분한 카운트를 확보하였고, 이들 모두가 상당한 X선 흡수(N_H ≳ a few ×10²² cm⁻²)를 보였다.
• 피팅된 다섯 개의 소스 중 적어도 세 개는 N_H >10²³ cm⁻²를 기록하여 극도의 차폐 상태임을 시사하며, 일부는 콜럼브-두꺼운 상태(N_H >10²⁴ cm⁻²)일 가능성이 있다.
• 피팅된 다섯 개의 소스에서 X선 스펙트럼 기울기는 일반 유형 I 퀼라스보다 유의미하게 더 평탄하여, 선로 상의 재처리 또는 조각진 흡수로 인한 것으로 보인다.
• 관측된 X선 특성은 유형 II 퀼라스가 고밀도 기체 및 먼지에 의해 가려진 유형 I 소스로 보는 표준 통합 모델과 일치한다.
• 결과적으로 X선 조사에서 복잡한 기하학적 구조나 재처리로 인해 은폐된 AGN의 실제 흡수 정도가 과소평가될 수 있으며, 특히 고광도 시스템에서 그러한 경향이 뚜렷하다.