[논문 리뷰] FERO (Finding Extreme Relativistic Objects): statistics of relativistic broad Fe K alpha lines in AGN

A. L. Longinotti, I. de la Calle Pérez외 3명|ArXiv.org|2007. 09. 20.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 방사선 억제 AGN 157개의 XMM-Newton 관측 자료를 분석하여 상대론적 폭넓은 Fe K𝛼 선을 조사한다. 정교한 스펙트럼 모델링과 스택킹 기법을 사용한 결과, 전체 표본에서 5σ 유의수준에서 10%의 검출 비율을 기록했으며, 밝기 제한된 하위표본에서는 33%로 증가하였다. 선의 등가폭과 블랙홀 질량, 질량 흡착률, 또는 복사원천 밝기 사이에 유의미한 상관관계는 관측되지 않았다.

ABSTRACT

The properties of the relativistically broadened Fe K alpha line emitted in Active Galactic Nuclei (AGN) are still debated among the AGN community. Recent works seem to exclude that the broad Fe line is a common feature of AGN. The analysis of a large sample composed by 157 XMM-Newton archival observations of radio quiet AGN is presented here. This ongoing project is a development of the work reported in Guainazzi et al. 2006.

연구 동기 및 목표

• 큰 규모의 방사선 억제 AGN 표본에서 상대론적으로 넓은 Fe K𝛼 선의 검출 빈도와 통계적 특성을 규명하는 것.
• 기존 문헌에서 갈등하는 주장들을 해결하기 위해 넓은 범위의 AGN에서 넓은 Fe K𝛼 선이 일반적인 특성인지 평가하는 것.
• 블랙홀 질량, 질량 흡착률, X선 복사원천 밝기와 같은 물리적 매개변수와 넓은 Fe K𝛼 선의 등가폭 간의 상관관계를 조사하는 것.
• 검출되지 않은 경우의 스펙트럼 스택킹을 통해 과도하게 노출되지 않은 소스에서의 평균 Fe K𝛼 프로파일을 탐색하고, 분리되지 않은 넓은 선의 존재를 제약하는 것.

제안 방법

• N_H < 10^22.5 cm⁻² 조건을 만족하는 방사선 억제 AGN 157개의 XMM-Newton 기록 관측 자료를 분석한다.
• 스펙트럼 곡률을 모델링하기 위해 기저 스펙트럼 모델을 사용하며, 이는 파wr-법 연속스펙트럼, 컴프턴 반사, 좁은 Fe K𝛼, Kβ 및 컴프턴 shoulder 선, 이온화된 흡수를 포함한다.
• 적층된 방식으로 액cretion 디스크에서 기인하는 상대론적 폭넓은 Fe K𝛼 발광을 모델링하기 위해 kyrline 모델(Dovčiak et al. 2004)을 적용한다.
• 선 검출을 정의하기 위해 5σ 유의수준 기준을 적용하고, 전체 표본과 밝기 제한 하위표본(F_2-10 > 1.8×10⁻¹¹ erg cm⁻² s⁻¹)에서 검출 비율을 계산한다.
• 유의미한 넓은 선 검출이 없는 소스에 대해 스펙트럼 스택킹을 수행하며, 연속스펙트럼에 기반한 비율을 사용해 잔류된 넓은 선 특징을 탐색한다.
• 스택된 소스를 복사원천 밝기 구간으로 나누어 넓은 선 강도에 대한 빛의 세기 의존성 경향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 큰 규모의 균일한 방사선 억제 AGN 표본에서 상대론적 폭넓은 Fe K𝛼 선의 검출 비율은 얼마인가요?
• RQ2 넓은 Fe K𝛼 선의 등가폭과 블랙홀 질량 또는 질량 흡착률 사이에 유의미한 상관관계가 있는가요?
• RQ3 넓은 Fe K𝛼 선의 등가폭은 AGN의 2–10 keV X선 복사원천 밝기와 상관관계가 있는가요?
• RQ4 검출되지 않은 소스의 스펙트럼 스택에서 약하거나 분리되지 않은 넓은 Fe K𝛼 선의 증거를 발견할 수 있으며, 그 강도는 X선 복사원천 밝기에 따라 어떻게 변화하는가요?

주요 결과

• 전체 표본 157개 AGN에서 5σ 기준으로 넓은 Fe K𝛼 선의 검출 비율은 10%였다.
• 22개의 밝기 제한 하위표본에서 검출 비율은 33%로 증가하여, 더 잘 노출된 소스일수록 넓은 선가 더 자주 관측됨을 시사한다.
• 표본 전반에서 넓은 Fe K𝛼 선의 등가폭과 블랙홀 질량, 질량 흡착률, 2–10 keV 복사원천 밝기 사이에 유의미한 상관관계는 관측되지 않았다.
• 검출되지 않은 소스의 스택된 스펙트럼은 유의미한 넓은 선 프로파일을 보이지 않았으며, 6.4 keV 이하에서는 연속스펙트럼 모델과 일치하는 잔여물이 관측되었다.
• 밝기 구간으로 나누어 스택한 결과, 넓은 선 강도는 최대 50 eV 이하이며, X선 복사원천 밝기가 증가함에 따라 약해지는 경향을 보였다.
• 이론적 넓은 선 프로파일은 스택된 잔여물과 일치하지 않아, 넓은 선가 평균적으로 존재하지 않거나, 평균 스펙트럼에서 검출하기에 너무 약한 것으로 나타났다.