[논문 리뷰] Rest-frame stacking of 2XMM catalog sources : Properties of the Fe Kalpha line

P. Chaudhary, M. Brusa외 4명|arXiv (Cornell University)|2011. 10. 17.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 1인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 2XMM 목록 소속 248개의 AGN에 대해 휴지프레임 스택을 사용하여 넓은 적색편이 범위(0 < z < 5)에서 평균 Fe Kα 방출선 특성을 규명한다. 두 가지 독립적인 스택 방법을 적용하여, 개별 소스의 신호대비잡음비가 낮음에도 불구하고, 상대론적 디스크 반사 및 이론적 예측과 일치하는 좁은 성분(~30 eV EW)과 넓은 성분(~100 eV EW)으로 구성된 평균 Fe Kα 프로파일을 발견하였다.

ABSTRACT

The aim of this work is to characterize the average Fe K emission properties of active galactic nuclei (AGNs) in the source rest-frame. We selected a sample of 248 AGNs from the 2XMM catalog, covering a wide redshift range 0 &lt; z &lt; 5 and with the EPIC-PN net 2-10 keV rest-frame counts &gt;=200 and power law photon indices in the range 1.5-2.2. We employed two fully independent rest-frame stacking procedures to compute the mean Fe K profile. The counting statistics for the integrated spectrum is comparable to the one available for the best studied local Seyferts. To identify the artifacts possibly introduced by the stacking procedure, we have carried out simulations. We report that the average Fe K line profile in our sample is best represented by a combination of a narrow and a broad line. The equivalent widths of the narrow and broad (parametrized with a diskline) components are ~30 eV and ~100 eV, respectively. We also discuss the results of more complex fits and the implications of the adopted continuum modeling on the broad line parameters and its detection significance.

연구 동기 및 목표

• 0 < z < 5의 광범위한 적색편이 범위에서 AGN 내 평균 Fe Kα 방출선 특성을 규명하기 위해.
• 멀리 떨어진 AGN의 개별 스펙트럼에서 낮은 광자 통계를 보완하기 위해 휴지프레임 스택을 적용하여 신호대비잡음비를 향상시키기 위해.
• 관측된 넓은 Fe Kα 선 성분이 실존하는 천체물리적 특성인지, 또는 스택 처리 과정에서 유도된 오류인지 판단하기 위해.
• 연속체 모델링 및 평균화 기법이 유도하는 선 파aram터와 검출 유의도에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 유도된 평균 선 파aram터가 이론적 예측과 고광도 국지 AGN 샘플의 결과와 일치하는지 비교하기 위해.

제안 방법

• z < 5이면서, EPIC-PN 2–10 keV 휴지프레임 카운트 수 ≥ 200이며, 광자 지수 1.5에서 2.2 사이인 248개의 AGN을 선별하였다.
• 정확도를 확보하고 방법론적 오류를 배제하기 위해, 완전히 독립적인 두 가지 절차를 사용하여 휴지프레임 스택을 수행하였다.
• 스택 과정에서 유도되는 시스템적 오차를 테스트하기 위해 광범위한 시뮬레이션을 실시하였다.
• 스택된 스펙트럼에 좁은 선과 넓은 선 성분을 포함한 모델(디스크라인 모델 사용) 및 이중 반사 성분(원거리 반사체와 디스크 반사체)을 포함한 모델을 적합시켰다.
• 모델의 기울기 문제를 탐색하기 위해, 매개변수를 하나씩 고정을 풀어가며 매개변수 공간의 일관성을 평가하였다.
• 반사 모델 선택이 넓은 선 검출 유의도에 미치는 영향을 평가하기 위해, pexmon 및 pexrav 반사 모델을 모두 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 광범위한 적색편이 범위에서 대표적인 AGN 샘플에 대해 평균 Fe Kα 선 프로파일(좁은 선 대 비해 넓은 선)은 어떠한가?
• RQ2 관측된 넓은 Fe Kα 선 성분은 실존하는 천체물리적 특성인가, 아니면 스택 처리 과정에서 발생한 오류인가?
• RQ3 다른 연속체 모델링 가정과 스택 기법이 유도된 선 파aram터와 검출 유의도에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 희박하고 먼 AGN의 스택 스펙트럼에서 유도된 평균 선 파aram터는 이론적 예측과 고광도 국지 AGN 샘플의 결과와 일치하는가?
• RQ5 자기 일관된 이중 반사 모델(원거리 + 디스크 반사체)을 사용할 경우, 상대론적 디스크 반사의 맥락에서 넓은 Fe Kα 선의 유의도는 어떠한가?

주요 결과

• 스택된 샘플 내 평균 Fe Kα 선 프로파일은 좁은 선 성분(EW ~30 eV)과 넓은 선 성분(EW ~100 eV)의 조합으로 가장 잘 기술된다.
• 넓은 선 성분은 반사 모델의 선택에 따라 다소 다른 유의도로 강력하게 검출되었으며, pexmon 모델이 pexrav 모델보다 더 높은 검출 유의도를 보였다.
• 유도된 디스크 반사율(R_Blur)은 5시그마 신뢰수준에서 < 1.5로 제약되며, 국지 AGN에서 일반적으로 관측되는 값과 일치한다.
• 약 100 eV의 평균 넓은 선 등가폐용량은 냉각된 중심 조명 디스크에서 상대론적으로 넓어진 Fe Kα 선에 대한 이론적 예측과 일치한다.
• 이중 반사체 모델(중성 및 이온화된 반사체)의 평균 파aram터(고리 각도, 기울기)는 고광도 국지 AGN 샘플에서 유도된 값과 잘 일치한다.
• 이중 반사체 모델(중성 및 이온화된 반사체)을 사용한 복잡한 적합은 통계적으로 수용 가능한 데이터 기술을 제공하며, 다양한 모델링 접근법에서 넓은 선 검출의 강건성을 확인한다.