[논문 리뷰] The HELLAS2XMM survey: XI. Unveiling the nature of X-ray Bright Optically Normal Galaxies

F. Civano, M. Mignoli외 9명|ArXiv.org|2007. 10. 09.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 60인용 수 33

한 줄 요약

이 연구는 깊은 적외선 영상과 다중 파장 분석을 통해 X선으로 밝지만 광학적으로 정상적인 은하들(XBONGs)의 성격을 규명하기 위해 수행되었다. VLT/ISAAC 데이터에 대한 GALFIT 표면 밝기 분해를 통해 네 개의 저 redshift XBONG 중 두 곳에서 핵부의 점원천을 식별하였으며, 이는 거의 4π의 공간을 덮는 가스 및 먼지에 의한 중간 정도의 음영을 의미한다. 이는 중간 정도의 X선 빛줄기 밝기에도 불구하고 광학 방출선이 억제됨을 시사한다. 결과는 극도로 음영된 AGN 또는 RIAF 모델을 지지하며, Compton 두꺼운 음영 또는 블라자르 오염과 같은 다른 모델은 배제된다.

ABSTRACT

X-ray Bright Optically Normal Galaxies (XBONGs) constitute a small but not negligible fraction of hard X-ray selected sources in recent Chandra and XMM-Newton surveys. Even though several possibilities were proposed to explain why a relatively luminous hard X-ray source does not leave any significant signature of its presence in terms of optical emission lines, the nature of XBONGs is still subject of debate. We aim to a better understanding of their nature by means of a multiwavelength and morphological analysis of a small sample of these sources. Good-quality photometric near-infrared data (ISAAC/VLT) of four low-redshift (z=0.1-0.3) XBONGs, selected from the HELLAS2XMM survey, have been used to search for the presence of the putative nucleus, applying the surface-brightness decomposition technique through the least-squares fitting program GALFIT. The surface brightness decomposition allows us to reveal a nuclear point-like source, likely to be responsible of the X-ray emission, in two out of the four sources. The results indicate that moderate amounts of gas and dust, covering a large solid angle (possibly 4pi) at the nuclear source, combined with the low nuclear activity, may explain the lack of optical emission lines. The third XBONG is associated with an X-ray extended source and no nuclear excess is detected in the near infrared at the limits of our observations. The last source is associated to a close (d< 1 arcsec) double system and the fitting procedure cannot achieve a firm conclusion.

연구 동기 및 목표

• X선으로 밝지만 광학 방출선이 없는 X선으로 밝은 광학적으로 정상적인 은하(XBONGs)의 성격에 대한 오랫동안 지속된 논란을 해결하기 위해.
• XBONGs가 진정으로 독립된 천체인지 또는 혼합된 인구의 일부인지를 규명하기 위해, 특히 핵부에 숨겨진 AGN의 존재 여부를 조사하기 위해.
• 이들 천체에서 광학 방출선이 없는 이유를 음영, 낮은 순환율, 또는 이국적인 순환 모델 중 무엇이 설명하는지 평가하기 위해.
• 고품질의 다중 파장 데이터, 특히 적외선 영상 데이터를 활용하여 XBONG의 핵부 성분을 탐지하고 특성화하기 위해.
• Compton 두꺼운 음영, RIAF, 또는 표준 얇은 디스크 순환 모델 등 서로 다른 모델이 관측된 SED 및 형태학적 자료와 얼마나 부합하는지 시험하기 위해.

제안 방법

• VLT/ISAAC의 깊은 적외선(Ks-대역) 영상에 대해 GALFIT 소프트웨어를 사용하여 표면 밝기 분해를 수행하여 핵부의 점원천 성분을 주 은하 빛에서 분리하였다.
• VLT/ISAAC의 적외선 광도측정 데이터를 광학 스펙트로스코피 및 XMM-Newton X선 데이터와 융합하여 네 개의 저 redshift XBONG(z ≈ 0.1–0.3)에 대한 다중 파장 분석을 수행하였다.
• 2–10 keV X선 빛줄기 밝기에서 볼로메트릭 보정 추정치(k_bol = 15–30)를 적용하여 볼로메트릭 빛줄기 밝기와 Eddington 비율을 유도하였다.
• X선 형태학적 특성(점원천 대비 확산형)과 적외선 핵부 초과를 분석하여 음영된 AGN의 존재 여부를 평가하였다.
• Eddington 비율(L_bol / L_Edd ≈ 10^{-3})과 SED 피팅을 사용하여 RIAF 모델과 표준 얇은 디스크 순환 모델의 타당성을 시험하였다.
• 음영 물질의 커버링 팩터를 평가하기 위해 관측된 흡수도(E(B-V) = 0.5–0.8)를 기반으로, 선형 영역의 이온화 억제를 위한 완전한 4π 커버리지가 필요한지 검토하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 X선으로 밝은 광학적으로 정상적인 은하(XBONGs)는 적외선 핵부 초과를 통해 탐지 가능한 숨겨진 AGN를 내장하고 있는가?
• RQ2 XBONGs의 음영 매질은 거의 4π 스테라디안을 커버하는가? 그리고 이는 좁은 선 영역의 이온화를 억제하는가?
• RQ3 광학 방출선의 부재는 극도로 높은 음영이 아닌 낮은 순환율(낮은 Eddington 비율)에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ4 관측된 SED와 낮은 빛줄기 밝기를 고려할 때, RIAF 모델은 타당한 설명이 될 수 있는가?
• RQ5 XBONG의 관측된 성질은 음영된 AGN의 혼합 인구와 일치하는가, 아니면 이국적인 순환 물리학이 필요한가?

주요 결과

• GALFIT 표면 밝기 분해를 통해 두 XBONG(PKS 03120017 및 PKS 03120018)에서 핵부의 점원천을 탐지하였으며, 주 은하에 비해 Ks-대역에서 약 4 mag의 핵부 등급 초과가 관측되었다.
• 탐지된 두 천체의 Eddington 비율 추정치는 약 10^{-3}으로, 복사 효율이 낮은 순환(RIAF) 또는 저자외선 방출이 있는 얇은 디스크 모델과 일치한다.
• 측정된 E(B-V) = 0.5–0.8을 바탕으로 두꺼운, 거의 4π 커버리지가 이루어진 먼지 및 가스 기반의 음영이 지지된다. 이는 좁은 선 영역의 이온화를 억제할 수 있다.
• X선 및 SED 분석을 통해 Compton 두꺼운 시나리오와 상당한 블라자르 기여는 배제되었으며, 극단적인 관측적 제약 조건도 배제되었다.
• Abell 2690013의 경우 X선 방출은 확산형이며 핵부 초과가 관측되지 않아, 은하단 규모의 원천일 가능성이 높다.
• Abell 1835140의 경우, 밀도 높은 双성계로 인해 명확한 결론을 내리기 어려우나, 복잡한 형태학적 특성은 융합 또는 상호작용의 영향을 받을 가능성을 시사한다.