[논문 리뷰] The Close AGN Reference Survey (CARS) - What is causing Mrk1018's return to the shadows after 30 years?

B. Husemann, T. Urrutia외 12명|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|2016. 09. 14.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 29인용 수 27

한 줄 요약

논문은 Mrk 1018의 30년 만에 재발현된 유형 1.9 AGN를, 간섭하는 먼지 덩어리에 의한 은폐가 아니라 적응 원판의 복사능 감소 때문이라고 설명한다. X선 및 자외선 데이터는 2–10 keV 복사능에서 약 ~8배 감소하고, $L \sim T^4$와 일치하는 열적 원판 모델을 확인한다. 한편, 700 km s$^{-1}$의 블루시프트된 Ly$\alpha$ 흡수체는 기류 또는 이중 블랙홀을 시사할 수 있으나, 유형 변화를 일으킬 정도로 강력하지 않다.

ABSTRACT

We recently discovered that the active galactic nucleus (AGN) of Mrk 1018 has changed optical type again after 30 years as a type 1 AGN. Here we combine Chandra, NuStar, Swift, Hubble Space Telescope and ground-based observations to explore the cause of this change. The 2-10keV flux declines by a factor of ~8 between 2010 and 2016. We show with our X-ray observation that this is not caused by varying neutral hydrogen absorption along the line-of-sight up to the Compton-thick level. The optical-UV spectral energy distributions are well fit with a standard geometrically thin optically thick accretion disc model that seems to obey the expected $L\sim T^4$ relation. It confirms that a decline in accretion disc luminosity is the primary origin for the type change. We detect a new narrow-line absorber in Lya blue-shifted by ~700km/s with respect to the systemic velocity of the galaxy. This new Lya absorber could be evidence for the onset of an outflow or a companion black hole with associated gas that could be related to the accretion rate change. However, the low column density of the absorber means that it is not the direct cause for Mrk 1018's changing-look nature.

연구 동기 및 목표

• Mrk 1018의 30년간의 유형 1 상태 이후 최근 유형 1.9 AGN로의 복귀 원인을 조사한다.
• 유형 변화가 변동 가능한 흡수 클라우드에 의한 은폐인지, 또는 내재된 적응 원판의 변동성인지를 규명한다.
• 최근에 감지된 Ly$\alpha$ 흡수체가 관측된 유형 변화에 기여하는 역할을 평가한다.
• X선 복사능 감소의 원인이 Compton 두꺼운 흡수인지 여부를 배제한다.
• 다중 파장 SED 모델링을 통해 적응 원판의 특성을 제약한다.

제안 방법

• 2016년 Chandra 및 NuSTAR의 X선 관측을 융합하여 2–10 keV 복사능과 스펙트럼 형태를 측정한다.
• 2010년의 약물 Chandra 데이터를 사용하여 복사능 변화 추세를 비교하고, Compton 두꺼운 수준까지의 시선 방향 흡수를 배제한다.
• 표준 얇고, 광학적으로 두꺼운 적응 원판 모델을 사용해 가시광선-자외선 스펙트럼 에너지 분포(SpE)를 피팅하여 $L \sim T^4$ 관계를 검증한다.
• 허블 우주망원경의 자외선 스펙트럼을 분석하여 시스템 속도 이하 약 700 km s$^{-1}$에서의 새로운 Ly$\alpha$ 좁은 흡수선(NAL)을 탐지하고 특성화한다.
• 기하학적 운동 모델링을 통해 NAL의 기원을 기류, 이중 블랙홀 또는 병합 잔해물 중 하나로 평가한다.
• 관측된 변동성 시간 상한과 열적 변동 및 유입 시간 상한의 일관성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Mrk 1018의 최근 유형 변화는 변동 가능한 흡수 클라우드에 의한 은폐인지, 아니면 내재된 원판의 변동성 때문인지?
• RQ2 시스템 속도 이하 약 700 km s$^{-1}$에서 감지된 새로운 Ly$\alpha$ 좁은 흡수선의 기원은 무엇인가?
• RQ3 2010년에서 2016년 사이에 관측된 약 8배의 X선 복사능 감소는 진정한 적응률 감소를 나타내는가?
• RQ4 관측된 SED와 $L \sim T^4$ 관계는 기하학적으로 얇고, 광학적으로 두꺼운 적응 원판 모델로 설명될 수 있는가?
• RQ5 NAL은 적응 원판의 변동성과 관련이 있는가, 아니면 변화하는 룩 행동과는 무관한가?

주요 결과

• 2010년에서 2016년 사이에 2–10 keV X선 복사능이 약 ~8배 감소하였으며, 이는 Compton 두꺼운 수준까지의 단순한 은폐 사건을 배제한다.
• 가시광선-자외선 SED는 표준 얇고, 광학적으로 두꺼운 적응 원판 모델에 잘 맞으며, 이는 유형 변화의 주요 원인이 원판 복사능 감소임을 확인한다.
• SED에서 관측된 $L \sim T^4$ 관계는 局부적 변동이나 페치워크 은폐가 아니라 전반적인 적응률 감소를 지지한다.
• 시스템 속도 이하 약 700 km s$^{-1}$에서 새로운 좁은 Ly$\alpha$ 흡수체가 감지되었으며, 20년 전 데이터에는 존재하지 않았다.
• NAL의 열량 밀도는 낮고, 관측된 유형 변화를 일으킬 만큼 충분하지 않지만, 기류 또는 이중 블랙홀 시스템을 시사할 수 있다.
• 복사능 감소의 시간 상한(~6년)은 적응 원판의 열적 시간 상한과 일치하며, 국부적 클라우드 통과가 아니라 전반적인 원판 불안정성을 지지한다.