[논문 리뷰] The nature of 19 X-ray sources detected with INTEGRAL

N. Masetti, P. Parisi외 15명|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 01.

Particle Detector Development and Performance인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 INTEGRAL의 IBIS 기구를 통해 탐지된 19개의 이전에 알려지지 않았거나 잘 연구되지 않은 딱딱한 X선 소스를 다중 파장 후속 관측, 주로 광학 스펙트로스코피를 통해 규명한다. 이 중 19개의 소스 중 14개는 활성 은하핵(AGN)이며, 적색편이 z = 3.12인 고적색편이 퀘이사가 포함되어 있다. 나머지 5개는 주로 초신성 폭발형 변수와 상호작용 별을 포함한 은하계 천체로서, INTEGRAL이 은하간 및 은하계 딱딱한 X선 방출체에 민감하다는 점을 확인한다.

ABSTRACT

Since its launch on October 2002, the INTEGRAL satellite has revolutionized our knowledge of the hard X-ray sky thanks to its unprecedented imaging capabilities and source detection positional accuracy above 20 keV. Nevertheless, many of the newly-detected sources in the INTEGRAL sky surveys are of unknown nature. The combined use of available information at longer wavelengths (mainly soft X-rays and radio) and of optical spectroscopy on the putative counterparts of these new hard X-ray objects allows pinpointing their exact nature. Continuing our long-standing program running since 2004, here we report the classification, through optical spectroscopy, of 19 more unidentified or poorly studied high-energy sources detected with the IBIS instrument onboard INTEGRAL.

연구 동기 및 목표

• INTEGRAL의 IBIS 기구에 의해 탐지되었으나 명확한 대응 천체가 없는 19개의 미해결 또는 잘 연구되지 않은 딱딱한 X선 소스를 분류하기 위해.
• 특히 광학 스펙트로스코피를 통한 다중 파장 후속 관측을 통해 이 소스들의 본질을 규명하기 위해.
• 부드러운 X선 및 라디오 카탈로그와의 교차 상관을 통해 위치 불확실성을 줄여 광학 대응 천체를 정밀하게 특정하기 위해.
• 고해상도 스펙트로스코피를 활용해 이전의 INTEGRAL 소스 분류를 확인하거나 수정하기 위해.
• 특히 오차 원환대 내에서 일치하지 않는 경우가 있는 소스의 경우, 소스 연관성의 완전성과 신뢰도를 평가하기 위해.

제안 방법

• 부드러운 X선(ROSAT, XMM-Newton, Swift, Chandra), 라디오(NVSS, SUMSS, MGPS), 그리고 광학 카탈로그와의 위치 기반 교차 상관을 통해 19개의 INTEGRAL IBIS 소스의 오차 원환대를 5 arcsec 이내로 축소시켰다.
• 공간적 일치성과 다중 파장 일관성을 바탕으로 후보 광학 대응 천체를 선별했다.
• 노르던 반구 및 사우스반구에 위치한 6台의 망원경을 활용해 광학 스펙트로스코피를 수행하였으며, 이 중 10.4m Gran Telescopio Canarias와 3.9m AAT를 포함한다.
• 발광선 및 흡수선의 스펙트럼 특징을 분석하여 적색편이를 결정하고, 소스를 AGN, CV, 상호작용 별, 또는 HMXB로 분류했다.
• 90% IBIS 오차 원환대 외부에 X선 또는 라디오 연관성이 있는 소스는 주의를 기울여 처리하였으며, 별표(*)로 표시했다.
• 가용한 경우 기록된 6dF 스펙트럼을 활용해 관측 결과를 보완했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 INTEGRAL의 IBIS 기구에 의해 탐지되었지만 다른 파장에서 명확한 대응 천체가 없는 19개의 딱딱한 X선 소스의 진정한 본질은 무엇인가?
• RQ2 이 소스들 중 몇 개가 활성 은하핵(AGN)이며, 그들의 적색편이와 스펙트럼 유형은 무엇인가?
• RQ3 소스들 중 은하계 기원을 가진 것은 무엇이며, 그들의 항성 또는 이중성 분류는 무엇인가?
• RQ4 X선, 라디오, 광학의 다중 파장 교차 연관이 위치 오차가 존재할 경우에도 정확한 대응 천체를 확인하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ5 광학 스펙트로스코피가 이중 Seyfert 2 또는 자기적 CV와 같은 이전 분류의 모호함을 어떻게 해결할 수 있는가?

주요 결과

• 규명된 19개의 소스 중 14개는 활성 은하핵(AGN)이며, 이 중 12개는 넓은 선을 보이는 Type 1 AGN으로 분류되었다.
• 가장 먼 AGN로 확인된 것은 적색편이 z = 3.12인 IGR J12319−0749로, 현재까지 탐지된 INTEGRAL 소스 중 두 번째로 먼 소스이다.
• 5개의 소스는 은하계 기원이다: 두 개는 자기적 초신성 폭발형 변수(CV)로 추정되며, 한 개는 상호작용 별, 한 개는 RS Canum Venaticorum 변수일 가능성이 있으며, 한 개는 고질량 X선 이중성(HMXB)이다.
• AX J1740.2−2903의 광학 스펙트럼은 늦은 유형의 거대 별 기저 스펙트럼이 없으므로 상호작용 X선 이중성 기원을 배제한다.
• IGR J03249+4041의 이중 Seyfert 2 성격은 다중 에포크 데이터에서의 이전 추측을 지지하며 확인되었다.
• CV 및 HMXB의 스펙트럼(예: IGR J19173+0747)은 상당한 붉어짐을 보이며, 그들의 선로 방향에서 높은 흡수와 일관된다.