[논문 리뷰] Discovery of a giant and luminous X-ray outburst from the optically inactive galaxy pair RXJ1242.6-1119

S. Komossa, J. Greiner|ArXiv.org|1999. 08. 19.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 광학적으로 비활성인 은하 쌍 RXJ1242.6-1119에서 발생한 거대하고 빛나는 X선 폭발을 보고한다. 이 폭발은 1.5년 동안 20배 이상의 변화를 보이며, 매우 연약한 X선 스펙트럼(Γₓ ≈ -5)을 나타낸다. 적색이동 z=0.05에서 측정된 소스의 높은 본질적 빛의 세기(Lₓ > 9×10⁴³ erg/s)와 광학적 활성 부재는 희귀한 갈등 파괴 사건 또는 잠재적 초거대 블랙홀에 의한 물질 붕괴를 시사한다.

ABSTRACT

We report the discovery of large-amplitude X-ray variability from the direction of the previously unknown, optically inactive galaxy pair RXJ1242.6-1119. The X-ray source shows variability by a factor > 20 between the ROSAT all-sky survey and a later pointed observation separated by ~1.5 yr. Its spectrum is extremely soft with photon index Gamma_x ~ -5, among the steepest ever observed among galaxies. Based on the redshift derived from the optical spectra, z=0.05, the source's intrinsic luminosity is large, L_x > 9x10^{43} erg/s. Surprisingly, the optical spectra of both galaxies are characterized by absorption lines and do not show signs of (Seyfert) activity. This makes RXJ1242-11 the third candidate for giant-amplitude variability in an otherwise non-active galaxy, the first two being NGC 4552 (in the UV; Renzini et al. 1995) and NGC 5905 (in X-rays; Bade et al. 1996, Komossa & Bade 1999). Several mechanisms to explain this unexpected and peculiar behavior are investigated. The most likely one seems to be an accretion event onto an otherwise dormant supermassive black hole (SMBH), e.g., by a tidal disruption event.

연구 동기 및 목표

• 광학적으로 비활성인 은하 쌍 RXJ1242.6-1119 방향에서 관측된 이전에 알려지지 않은 극도로 밝은 X선 폭발의 기원을 조사하기 위해.
• 기존의 활성 은하핵(AGN) 현상으로 설명 가능한지 여부를 판단하기 위해 X선의 변화 및 스펙트럼 특성을 분석하기 위해.
• 발광선이나 세이퍼트 특징과 같은 광학적 활성 징후가 없는 상황에서 중심 엔진의 성격을 평가하기 위해.
• 침묵하는 시스템 내 초거대 블랙홀이 별을 갈등 파괴하는 것과 같은 일시적 사건으로 인해 폭발이 발생했을 가능성 평가하기 위해.

제안 방법

• ROSAT 전체천구조사의 암시적 자료와 후속 정밀 X선 관측 자료를 활용하여 X선 변화를 탐지하고 특성화하기 위해.
• 소스의 X선 스펙트럼을 측정하여, 은하에서 관측된 바 중 가장 급격한 기울기를 보이는 매우 연약한 에너지 분포(광자 지수 Γₓ ≈ -5)를 발견하기 위해.
• 양쪽 은하의 광학 스펙트럼 측정을 통해 적색이동(z = 0.05)을 결정하여 본질적 X선 빛의 세기 추정하기 위해.
• 비활성 은하에서의 거대한 진폭 변화 사례인 NGC 4552(자외선) 및 NGC 5905(X선)와 소스의 특성을 비교하기 위해.
• 관측된 행동을 설명하기 위한 경쟁적 물리 모델(예: 물질 붕괴 및 갈등 파괴)을 평가하기 위해.
• 빛의 세기 및 스펙트럼 에너지 분포 분석을 통해 X선 방출 메커니즘의 성격을 제약하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 광학적으로 비활성인 은하 쌍에서 극도로 강한 X선 변화(20배 이상)가 발생하는가?
• RQ2 왜 침묵하는 은하계에서 이례적으로 연약한 형태의 스펙트럼(Γₓ ≈ -5)을 보이는가?
• RQ3 높은 본질적 X선 빛의 세기(Lₓ > 9×10⁴³ erg/s)는 침묵하는 초거대 블랙홀의 일시적 물질 붕괴 사건으로 설명될 수 있는가?
• RQ4 극도로 강한 X선 방출에도 불구하고 왜 광학적 활성 은하핵 활동의 증거가 없는가?
• RQ5 이 폭발은 별의 갈등 파괴 또는 기타 일시적 현상과 같은 알려진 메커니즘과 일치하는가?

주요 결과

• ROSAT 전체천구조사와 후속 정밀 관측 사이에서 RXJ1242.6-1119의 X선 소스에서 빛의 세기가 20배 이상 증가한 것으로 관측되었다.
• X선 스펙트럼은 매우 연약하며, 광자 지수 Γₓ ≈ -5로, 은하 X선 소스에서 측정된 바 중 가장 급격한 기울기를 보였다.
• 적색이동 z = 0.05에서 소스의 본질적 X선 빛의 세기는 9×10⁴³ erg/s를 초과하여 매우 에너지가 많은 방출 과정을 시사한다.
• 양쪽 은하의 광학 스펙트럼은 발광선 활동이나 세이퍼트 유사 특징의 징후 없이 오직 흡수선만을 보이며, 시스템의 광학적 침묵 상태를 확인한다.
• 이것은 비활성 은하에서 거대 진폭 X선 변화가 관측된 세 번째 사례이며, 이전 사례로는 NGC 4552(자외선)와 NGC 5905(X선)가 있다.
• 가장 가능성 있는 설명은, 침묵하는 초거대 블랙홀이 별을 갈등 파괴하는 일시적 물질 붕괴 사건이다.