[논문 리뷰] ROSAT X-ray sources in the field of the LMC I.Total LMC gas from the background AGN spectral fits

P. Kahabka, K. S. de Boer외 1명|ArXiv.org|2001. 03. 29.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 49인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 라지 매젤란 클라우드(LMC)의 ROSAT 영역에서 배경 AGN 26개에 대한 X선 스펙트럼 피팅을 통해 LMC 기체에 의한 총 수소 열두께 밀도를 유도하고, 파크스 조사에서의 21cm H i 열두께 밀도와 비교한다. 20개의 소스에서 X선과 H i 열두께 간 양호한 일치를 발견하였고, 두 소스(RX J0536.9-6913 및 RX J0547.0-7040)는 추가적인 냉각 또는 분자 기체가 원자 수소를 초과함을 시사하는 초과 X선 흡수를 보였다. 이들에 대해 분자 질량 분율 상한은 30–140%이다.

ABSTRACT

We analyzed a sample of 26 background X-ray sources in a ~60 square degree field of the Large Magellanic Cloud observed with the ROSAT PSPC. The sample has been selected from previously classified and optically identified X-ray sources. In addition pointlike and spectrally hard sources with at least 100 to 200 observed counts have been used for the analysis. We performed X-ray spectral fitting and derived total hydrogen absorbing column densities due to LMC gas in the range 10^20 - 2. 10^21 cm^-2. We compared these columns with the HI columns derived from a 21-cm Parkes survey of the LMC. For 7 optically identified sources we find, within the uncertainties derived from the X-ray spectral fit, agreement for both columns. For further 19 sources we constrain the LMC columns from the X-ray spectral fit assuming that the powerlaw photon index is that of AGN type spectra. We derive for 20 sources gas columns which are within the uncertainties in agreement with the HI columns. We derive for two background sources (RX J0536.9-6913 and RX J0547.0-7040) hydrogen absorbing column densities due to LMC gas, which are in excess to the HI columns. These sources - located in regions of large (~3. 10^21 cm^-2) LMC HI column densities - could be seen through additional gas which may be warm and diffuse, cold or molecular. For 10 sources we derive upper limits for the gas columns additional to HI and constrain the molecular mass fraction to

연구 동기 및 목표

• ROSAT PSPC 데이터를 사용하여 LMC 영역의 배경 X선 소스 방향에서의 총 수소 흡수 열두께 밀도(N_H)를 측정하기 위해.
• X선 유도 N_H를 21cm 파크스 및 ATCA 조사에서의 원자 수소(H i) 열두께 밀도와 비교하여 분자 또는 희박한 기체의 존재를 탐색하기 위해.
• X선 스펙트럼 피팅과 라디오 관측을 비교하여 고 H i 열두께 밀도 영역에서 분자 수소(H₂)의 기여를 제약하기 위해.
• 특정 소스에서 H i 열두께를 초월한 초과 흡수의 의미를 평가하여 냉각 또는 분자 기체 성분의 존재 가능성을 검토하기 위해.
• X선 흡수량이 H i 열두께 밀도를 초과하는 10개의 소스에서 분자 질량 분율 상한을 유도하기 위해.

제안 방법

• LMC 방향의 약 60 deg² 크기의 ROSAT PSPC 영역에서 26개의 배경 X선 소스에 대한 X선 스펙트럼 피팅을 수행하였으며, 에너지 대역 0.4–1.3 keV 범위에서 노출 보정을 적용하였다.
• 적색편이가 확인된 7개의 광학적으로 식별된 소스에 대해서는 직접 스펙트럼 피팅을 수행하여 파워레인지 지수(Γ)와 N_H를 유도하였으며, 은하수 외부 흡수의 경우 21cm 데이터로부터 알려진 것으로 가정하였다.
• 안정된 Γ 제약 조건이 없는 19개의 소스에 대해서는 AGN의 일반적인 범위인 Γ = 2.0–2.5를 고정하여 X선 스펙트럼에서 N_H를 유도하였다.
• H i 열두께 밀도는 21cm 파크스 및 ATCA 조사에서 유도되었으며, 공간 해상도는 각각 약 15′ 및 1′이었다.
• H i 열두께를 초월하는 초과 흡수는 분자 또는 따뜻한 희박한 기체의 잠재적 기여로 해석되었으며, 표준 X요소(X = 2×10²⁰ cm⁻² (K km s⁻¹)⁻¹)를 사용하여 분자 질량 분율을 추정하였다.
• X선 N_H(총합)와 H i N_H를 비교함으로써, 초과가 H₂에 기인한다고 가정하여 분자 기체의 상한을 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 LMC 방향에서 X선으로 유도된 총 수소 열두께 밀도는 라디오 조사에서의 21cm H i 열두께 밀도와 일치하는가?
• RQ2 X선 흡수량이 H i 열두께 밀도를 초과하는 선형 방향이 존재하는가? 이는 추가적인 기체 성분의 존재를 시사하는가?
• RQ3 초과 X선 흡수를 보이는 영역에서 분자 수소 질량 분율 상한은 얼마인가?
• RQ4 두 소스(RX J0536.9-6913 및 RX J0547.0-7040)에서 H i 열두께를 초월하는 초과 흡수의 정도는 얼마나 중요한가? 이는 기체 조성에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 배경 AGN의 X선 스펙트럼 피팅이 AGN 매개변수에 불확실성이 존재하더라도 LMC의 전체 은하간 매질 열두께 밀도를 신뢰할 수 있는 제약 조건으로 제공할 수 있는가?

주요 결과

• 26개의 배경 X선 소스 중 20개에서 X선으로 유도된 총 수소 열두께 밀도(N_H)는 불확실성 범위 내에서 21cm 조사에서의 H i 열두께 밀도와 일치하였다.
• RX J0536.9-6913 및 RX J0547.0-7040 소스에서 X선 스펙트럼 피팅 결과 N_H ≈ (0.6–2.0)×10²² cm⁻²로 유도되었으며, 이는 약 ~3×10²¹ cm⁻²인 H i 열두께 밀도를 초과하여 초과 흡수를 나타낸다.
• 이 두 소스에서의 초과 흡수는 원자 수소를 초월한 추가 기체(분자 또는 따뜻한/희박한 기체일 가능성 있음)의 존재를 시사하는 증거로 해석된다.
• 10개의 소스에 대해 추가 기체 열두께의 상한을 도출하였으며, 표준 X요소를 가정할 경우 분자 질량 분율 상한은 30–140%로 변환되었다.
• 유도된 분자 질량 분율 상한은 낮은 CO 검출 한계와 일치한다. 이는 추정된 CO 강도(0.35 K km s⁻¹)가 NANTEN 12 CO 조사의 검출 한계 이하이기 때문이다.
• 결과는 AGN 매개변수가 완전히 제약되지 않은 경우에도 배경 AGN의 X선 스펙트럼 피팅이 LMC의 전체 ISM 열두께 밀도를 탐색하는 데 신뢰할 수 있는 수단임을 지지한다.