[논문 리뷰] RX J1420.4+5334 - another tidal disruption event?

J. Greiner, R. Schwarz외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 09. 27.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

논문은 ROSAT 전체천구조사(1990)와 이전의 정점 관측 사이의 150배 증가한 X선 복사율에 기반하여 비활성 은하에서의 조류파괴 사건(TDE) 후보로 RX J1420.4+5334를 제시한다. 디스크 블랙바디 모델을 사용한 스펙트럼 피팅은 약 2.5 × 10⁴⁴ erg/s의 빛줄기 강도를 지지하며, 이는 약 10⁶ M⊙의 블랙홀이 항성의 파손을 일으킨 것과 일치한다. 그러나 플레어의 최고점은 아마도 놓쳤을 것이며, 내재된 투과율이 실제 빛줄기 강도를 더욱 높일 수 있다.

ABSTRACT

We have discovered a transient X-ray source, RX J1420.4+5334, which displays a ROSAT flux variation of >150 between the ROSAT All-Sky-Survey in 1990 and a preceding pointed ROSAT observations in July 1990. Optical observations suggest a non-active galaxy as the only visible counterpart. We therefore tentatively identify RX J1420.4+5334 as a tidal disruption event in a non-active galaxy.

연구 동기 및 목표

• ROSAT 전체천구조사에서 큰 복사율 증가를 보인 임시 X선 천체 RX J1420.4+5334의 성격을 조사하기 위해.
• X선 변동성 및 스펙트럼 특성이 비활성 은하에서의 조류파괴 사건(TDE)을 나타내는지 판단하기 위해.
• 활성 은하핵(AGN), 감마선 폭발 후광, 중성자별 융합과 같은 다른 설명 가능성을 배제하기 위해.
• 스펙트럼 피팅과 적색편이 제약 조건을 사용하여 블랙홀 질량, 적응 빛줄기 강도, 내재된 투과율을 추정하기 위해.
• 관측된 X선 광도 곡선과 스펙트럼이 이론적 TDE 모델과 일치하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 1990년 12월의 ROSAT PSPC 전체천구조사 데이터를 분석하여, 부드러운 스펙트럼(HR1 = -0.92)을 가진 0.28 cts/s의 카운트율로 RX J1420.4+5334를 탐지하였다.
• HRI 및 PSPC 데이터를 사용하여 6개월 이내에 복사율이 150배 이상 증가한 광도 곡선을 유도하였다.
• WIYN 3.5m 및 SAO 1.0m 망원경을 사용한 옵티컬 후속 관측을 통해 적색편이 z = 0.147인 비활성 은하를 주 대응체로 확인하였다.
• 다양한 모델(블랙바디, 파워 레인지, 디스크 블랙바디[dibb])를 사용하여 X선 스펙트럼을 피팅하고, 갤럭티크 및 내재된 투과율 보정을 적용하였다.
• 고정된 M = 10⁶ M⊙ 및 적색편이로 거리 D_L = 588 Mpc를 가정한 디스크 블랙바디 모델을 사용하여 볼로메트릭 빛줄기 강도와 정규화를 추정하였다.
• 광도 곡선 형태와 붕괴 timescale을 비교하여 AGN, 감마선 폭발 후광, 중성자별 융합 등의 대안 기원을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 RX J1420.4+5334의 X선 복사율 변동성이 비활성 은하에서의 조류파괴 사건(TDE)과 일치하는가?
• RQ2 X선 플레어의 스펙트럼 피팅을 통해 유도된 블랙홀 질량과 적응 빛줄기 강도는 무엇인가?
• RQ3 관측된 광도 곡선과 스펙트럼의 부드러움은 TDE에 대한 이론적 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ4 이 임시 천체는 감마선 폭발 후광 또는 중성자별 융합과 같은 다른 천체물리 현상으로 설명될 수 있는가?
• RQ5 적색편이와 스펙트럼 모델을 고려할 때, 내재된 투과율과 볼로메트릭 빛줄기 강도는 무엇인가?

주요 결과

• RX J1420.4+5334는 이전의 ROSAT 정점 관측과 1990년 12월의 전체천구조사 사이에 복사율이 150배 이상 증가하였다.
• X선 스펙트럼은 매우 연약하며, 경도비율 HR1 = -0.92 ± 0.03으로, 약 38 eV의 열복사 성분과 일치한다.
• 적색편이 z = 0.147을 가정하고 고정된 M = 10⁶ M⊙를 사용한 디스크 블랙바디 모델(dibb)의 스펙트럼 피팅 결과 정규화는 2.9 × 10⁻¹⁰이었으며, 이는 볼로메트릭 빛줄기 강도 6.4 × 10⁻¹² erg cm⁻² s⁻¹를 암시한다.
• 오직 갤럭티크 투과율(N_H = 1.2 × 10²⁰ cm⁻²)만을 고려한 디스크 블랙바디 모델을 사용할 경우, 비흡수된 볼로메트릭 X선 빛줄기 강도는 2.5 × 10⁴⁴ erg/s로 추정된다.
• 전체천구조사 기간 동안의 평탄한 3일간 광도 곡선은 감마선 폭발 후광(t⁻¹·⁰ ~ t⁻²·¹)이나 중성자별 융합(약 2일 내에 약 3배 감쇠)에서 기대되는 급격한 붕괴를 배제한다.
• 은하의 옵티컬에서 활성 징후가 없고, X선 스펙트럼이 연약한 것은 AGN 기원을 강하게 배제하며, TDE 해석을 지지한다.