[논문 리뷰] The intrinsic emission of Seyfert galaxies observed with BeppoSAX/PDS I. Comparison of the average spectra of the three classes of Seyfert Galaxies

S. Deluit, T. J.-L. Courvoisier|ArXiv.org|2003. 03. 04.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 39인용 수 32

한 줄 요약

이 연구는 베포사크스/PDS 데이터를 사용하여 14개의 세이퍼트 1형, 9개의 세이퍼트 1.5형, 22개의 세이퍼트 2형 은하의 내재 경직성 X선 스펙트럼(15–136 keV)을 분석하여 통합 모델을 시험한다. 연구 결과, 세이퍼트 1형은 고에너지 절단이 필요로 하지만, 세이퍼트 2형은 그렇지 않으며, 반사 성분은 세이퍼트 2형에서 더 강하다는 점을 발견하였으며, 이는 단일 중심 엔진을 가진 단순한 통합 모델에 도전한다.

ABSTRACT

We present a study of the hard X-ray spectrum (>15 keV) of different classes of Seyfert galaxies observed with BeppoSAX/PDS. Using hard X-ray data, we avoid absorption effects modifying the Seyfert emission and have direct access to the central engine of these sources. The aim of this study is first to characterize the general properties of the hard X-ray spectrum of Seyfert 1, 1.5 and 2 galaxies and secondly to compare their intrinsic emission to test unified models according to which all the classes have the same nucleus. We compute the average spectrum of 14 Sy 1, 9 Sy 1.5 and 22 Sy 2 galaxies observed by the PDS (15-136 keV). The average spectrum of Sy 1 differs from that of Sy 2, the first requiring the presence of a high energy cutoff which is absent in the second. We also show that the reflection component is possibly more important in the Sy 2 emission. The nature of Sy 1.5 galaxies is ambiguous as they have a negligible reflection component (like Sy 1) and do not require a cutoff (like Sy 2)

연구 동기 및 목표

• 베포사크스/PDS 데이터를 사용하여 세이퍼트 1형, 1.5형, 2형 은하의 내재 경직성 X선 방출(15–136 keV)을 특성화하기 위해.
• 공통된 중심 엔진을 가정하고 서로 다른 유형의 내재 스펙트럼을 비교하여 세이퍼트 은하의 통합 모델을 시험하기 위해.
• 특히 고에너지 절단 및 반사 성분과 같은 스펙트럼 형태의 차이가 통합 모델을 지지하는지 아니면 반박하는지를 판단하기 위해.
• 모든 세이퍼트 2형 은하에서 NH < 7 × 10²³ cm⁻² 조건을 적용하여 흡수 영향을 최소화하고, 내재 방출을 직접적으로 관측할 수 있도록 하기 위해.
• 개별 스펙트럼의 광자 통계가 제한되어 있어도, 신호 대 잡음 비율을 향상시키고 신뢰할 수 있는 스펙트럼 특성을 추출하기 위해 각 유형별 평균 스펙트럼을 계산하기 위해.

제안 방법

• 공개 아카이브에서 68개의 베포사크스/PDS 세이퍼트 스펙트럼을 선별하였으며, 혼잡한 소스 및 린어르(지역은하핵)를 제외함.
• NED의 옵티컬 분류 기반으로 소스를 세이퍼트 1형(Sy 1, 1.2), 1.5형(Sy 1.5), 2형(Sy 1.9, 2)으로 분류함.
• 세이퍼트 2형 은하에 대해 열량 밀도 기준 절단(NH < 7 × 10²³ cm⁻²)을 적용하여 15 keV 이상에서 최소한의 흡수를 확보함.
• 신호 대 잡음 비율을 향상시키기 위해 15–136 keV 에너지 대역을 사용하여 각 유형의 평균 PDS 스펙트럼을 계산함.
• 평균 스펙트럼에 강력한 법칙, 고에너지 절단, 컴프턴 반사 성분을 조합한 모델을 적합함.
• 스펙트럼 특징과 소스 신뢰도를 검증하기 위해 통계적 유의성(S/N) 및 복사율/광도 측정치를 사용함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 세이퍼트 1형과 세이퍼트 2형 은하의 내재 경직성 X선 스펙트럼은 15 keV 이상에서 동일한 강력 법칙 기울기를 가지는가?
• RQ2 세이퍼트 1형 은하의 내재 스펙트럼에 고에너지 절단이 존재하는가, 그리고 세이퍼트 2형에서는 존재하지 않는가?
• RQ3 세이퍼트 1형과 세이퍼트 2형 은하 간의 컴프턴 반사 성분 강도는 어떻게 다를까?
• RQ4 세이퍼트 1.5형 은하의 스펙트럼 특성은 세이퍼트 1형과 2형 사이의 중간 상태인가, 아니면 한쪽 유형에 더 가까운가?
• RQ5 관측된 스펙트럼 형태의 차이를 통합 모델이 설명할 수 있는가, 아니면 중심 엔진의 본질적 차이를 암시하는가?

주요 결과

• 세이퍼트 1형 은하의 평균 스펙트럼은 고에너지 절단이 필요하며, 이는 특성 온도를 가진 컴프턴화 플라즈마를 나타내며, 반면 세이퍼트 2형 평균 스펙트럼은 그러한 절단이 필요하지 않다.
• 세이퍼트 2형 은하에서는 세이퍼트 1형보다 반사 성분이 유의미하게 더 강하다는 점은, 차단 토루스나 주변 매질에서의 재처리가 증가했음을 시사한다.
• 세이퍼트 1.5형 은하에서는 유의미한 반사 성분이 없으며 고에너지 절단이 필요하지 않아, Sy 1형과 Sy 2형 사이의 모호한 스펙트럼 상태에 놓여 있다.
• 15–136 keV 대역에서의 평균 경직성 X선 복사율은 1H0419-577의 1.18 × 10⁻¹¹ erg s⁻¹ cm⁻²에서 IC 4329A의 22.6 × 10⁻¹¹ erg s⁻¹ cm⁻²까지 변동하며, 광도는 0.02에서 112 × 10⁴³ erg s⁻¹까지 범위를 가진다.
• IC 4329A(Sy 1)에서 가장 높은 신호 대 잡음 비율(99.0σ)이 측정되어, 강력한 내재 방출과 신뢰할 수 있는 스펙트럼 적합을 확인함.
• 샘플 선별 조건으로 인해 모든 세이퍼트 2형 소스에서 15 keV에서 흡수 영향이 50% 이하로 유지되어, 경직성 X선 데이터를 내재 방출을 탐색하는 데에 신뢰할 수 있음을 입증함.