[논문 리뷰] Soft X-ray properties of "narrow-line" Seyfert 1 galaxies

Thomas Böller, W. N. Brandt외 1명|arXiv (Cornell University)|1995. 04. 26.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 42

한 줄 요약

이 논문은 좁은 선형 세이프트 1은 (NLS1s)에 대한 체계적인 ROSAT 연구를 제시하며, 일반적인 세이프트 1은보다 훨씬 더 급격한 연한 X선 스펙트럼(광자 지수 최대 약 5)을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 급격한 스펙트럼, 빠른 연한 X선 변동성, 그리고 강한 냉각 투과성 흡수의 부재는 단순한 산산조각 내기 또는 차단 모델을 배제하며, NLS1s가 높은 적축률과 두꺼운 광역선 영역을 가진 저질량 블랙홀의 축 방향 시야일 수 있음을 시사한다. 이는 X선 재처리 및 쌍 캐스케이드 모델에 영향을 미친다.

ABSTRACT

We report on AGN with extremely soft X-ray spectra observed with ROSAT. From their optical emission lines these objects are classified as narrow-line Seyfert 1 galaxies (NLS1), almost all with extremely large Fe II/H-beta ratios and relatively narrow optical lines of hydrogen. Our results are based on a systematic study of 46 NLS1. We find that NLS1 have generally steeper soft X-ray continuum slopes than normal Seyfert 1s, and there may exist an anticorrelation between 0.1-2.4 keV continuum slope and the FWHM of the H-beta line. Objects with steep 0.1-2.4 keV continuum slopes and H-beta FWHM > 3000 km s^{-1} are clearly discriminated against by nature. When simple power-law models are fit to the data, photon indices reach values up to about 5, much higher than is usually seen in Seyfert 1s. We discuss steep ROSAT spectra in light of soft X-ray excess and hard X-ray tail models. We consider models for NLS1 where they are Seyfert 1s with extremal values of pole-on orientation, black hole mass and/or accretion rate, warm absorption and BLR thickness and confront these models with the known properties of NLS1. All simple models appear to have drawbacks, but models with smaller mass black holes and thicker BLRs show some promise. We suggest specific further tests of the models.

연구 동기 및 목표

• ROSAT 데이터를 활용하여 좁은 선형 세이프트 1은 (NLS1s)의 연한 X선 특성을 조사하기 위해.
• NLS1s의 좁은 옵티컬 선이 본질적 운동성에 기인한 것인지 선로의 투과성 차단에 기인한 것인지 확인하기 위해.
• NLS1s에서 극도로 급격한 연한 X선 스펙트럼과 강한 Fe II 발광을 설명하는 모델을 시험하기 위해.
• 급격한 X선 스펙트럼이 X선 재처리 및 비열적 쌍 캐스케이드 모델에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 블랙홀 질량, 적축률, 기하학적 배치가 NLS1 스펙트럼 특성을 어떻게 형성하는지 탐구하기 위해.

제안 방법

• 5σ 유의수준 이상에서 검출된 22개의 NLS1s를 포함하여 총 46개의 NLS1s에 대한 체계적인 ROSAT 연구를 수행하였다.
• 0.1–2.4 keV 범위의 연한 X선 스펙트럼에 파워 루프 모델을 적합시켜 광자 지수와 연속 스펙트럼 기울기를 유도하였다.
• 빛의 변화를 분석하여 빠른 연한 X선 변동성을 탐지하였으며, 이는 전자 산산조각 내기로 연한 X선이 기인할 수 없음을 배제하기 위해 사용되었다.
• 관측된 스펙트럼을 갈락티크 컬럼 밀도 한계와 비교하고 스펙트럼의 끝부분을 검색하여 냉각 투과성 흡수의 존재 여부를 평가하였다.
• 축 방향 시야, 높은 적축률, 두꺼운 광역선 영역(BLR) 등의 경쟁 모델을 평가하였다.
• 관측된 Fe II/Hα 선 비율과 연한 X선 초과를 사용하여 Fe II 선 형성에 대한 재처리 모델을 시험하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NLS1s에서 급격한 연한 X선 스펙트럼은 일반적인 세이프트 1은와 비교해 보면 근본적으로 다른 X선 스펙트럼 에너지 분포를 나타내는가?
• RQ2 NLS1s의 좁은 옵티컬 발마 선은 냉각 기체 및 먼지에 의한 선로의 투과성 차단에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ3 NLS1s에서 강한 Fe II 발광은 딱딱한 X선 연속 스펙트럼의 재처리에 의해 일어나는가, 아니면 다른 자극 메커니즘이 필요한가?
• RQ4 NLS1s에서의 빠른 연한 X선 변동성은 산산조각 내기 거울 내에서의 상당한 전자 산산조각 내기를 배제하는가?
• RQ5 NLS1s의 극도로 급격한 연한 X선 특성은 블랙홀 질량, 적축률, 또는 관측 각도의 극단적 값으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• NLS1s는 일반적인 세이프트 1은보다 훨씬 더 급격한 연한 X선 연속 스펙트럼 기울기를 보이며, 광자 지수는 최대 약 5에 이른다.
• 0.1–2.4 keV 연속 스펙트럼 기울기와 Hα 선의 FWHM 사이에 강한 반비례 관계가 발견되었으며, 급격한 기울기와 FWHM > 1000 km/s는 강하게 배제된다.
• 많은 NLS1s에서 관측된 빠른 연한 X선 변동성은 대부분의 연한 X선이 산산조각 내기 거울의 전자에 의해 산산조각 내진다는 것을 배제한다.
• 은하계 외부의 큰 질량의 냉각 중성수소 열량이 관측되지 않아, 좁은 옵티컬 선의 원인이 단순한 차단이 아니라는 것을 뒷받침한다.
• 큰 연한 X선 초과는 합리적인 모델에서 딱딱한 X선 연속 스펙트럼의 재처리로 설명될 수 없으며, 연한 성분이 경량 성분보다 높은 빛의 강도를 가진다.
• 자료는 NLS1s가 높은 적축률과 두꺼운 광역선 영역을 가진 저질량 블랙홀의 축 방향 시야일 수 있음을 시사하지만, 어떤 단순한 모델도 모든 특성을 완전히 설명하지 못한다.