[논문 리뷰] The variability of the Seyfert galaxy NGC 2992: the case for a revived AGN

R. Gilli, R. Maiolino외 5명|arXiv (Cornell University)|2000. 01. 07.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 1997년과 1998년의 BeppoSAX 관측 데이터를 바탕으로, 활성 은하핵(AGN)이 20년간의 감소 이후 다시 높은 X선 빛줄기 상태로 복귀한 것으로 보여주는 증거를 제시한다. 1997년과 1998년의 X선 데이터는 스펙트럼 지수 Γ ≈ 1.7인 파wer 레인지 스펙트럼과 두드러진 철 Kα 선을 보이며, 이는 응집원판 재건을 시사한다. 1997년의 철 선은 극도로 이온화되어 있고 비정상적으로 넓어져 있어 전이 단계임을 시사하지만, 1998년 데이터는 표준 차가운 원판 모델과 일치하는 선형형을 보이며 원판이 거의 완성된 것으로 나타난다.

ABSTRACT

We report the transition to an active state of the nucleus in the Seyfert 1.9 galaxy NGC 2992, discovered by means of new hard X-ray data. While the 2-10 keV flux declined by a factor of ~ 20 from 1978 to 1994, two recent BeppoSAX observations in 1997 and in 1998 caught the nuclear emission raising back to the same level of activity observed in 1978. In both BeppoSAX observations the X-ray spectrum of the source is well represented by a power law with spectral index Gamma ~ 1.7, absorbed by a column density of N_H ~ 10^{22} cm^{-2} and characterized by a prominent iron Kαline. While in the second BeppoSAX data set the line properties appear to be consistent with those expected from accretion disc models, in the first BeppoSAX data set the iron feature is rather peculiar. The broadening is not significant and the line energy is E_{Kα}=6.62 +/- 0.07 keV, indicating emission from highly ionized iron. The line has too high equivalent width (~ 700 eV) to be produced by a hot scattering medium. By comparing these data with data previously in the literature, we interpret the spectral and flux changes in terms of different phases of rebuilding an accretion disc. The timescale for the disc rebuilding is estimated to range between 1 and 5 years. The X-ray data are complemented with optical and near-infrared followup spectra taken 1.5 months after the discovery of the X-ray burst. The spectra are characterized by prominent broad emission lines. There is also evidence for hot dust emission in the H and K bands that, however, is probably still in the process of increasing.

연구 동기 및 목표

• NGC 2992의 최근 X선 변동성을 조사하고, 장기간 감소한 이후 핵 활동이 재개되었는지 확인한다.
• 특히 철 Kα 선의 스펙트럼적 특성을 분석하여 전이 단계 동안 응집원판의 물리적 상태를 추론한다.
• 광학 및 근적외선 후속 스펙트럼을 분석하여 넓은 선이 재등장하고 있으며, 뜨거운-dust 방출이 나타나는지 평가한다. 이는 AGN 활동 재개를 시사한다.
• 1997년과 1998년 관측 간의 스펙트럼 진화를 바탕으로 응집원판 재건의 시간스케일을 제약한다.

제안 방법

• 0.1–200 keV 범위에서 X선 스펙트럼을 추출하기 위해 1997년과 1998년 BeppoSAX 관측 데이터를 LECS, MECS, PDS 기구를 사용해 분석한다.
• 흡수된 파워 레인지 모델(Γ ≈ 1.7)과 변동 가능한 철 Kα 선을 사용하여 질량 밀도(NH ≈ 10²² cm⁻²)와 선 매개변수를 결정한다.
• 1997년과 1998년 데이터의 철 Kα 선 특성을 비교하여 방출 물질의 이온화 상태와 기하학적 형태를 분석하고, 응집원판 방출 모델을 사용한다.
• X선 폭발 후 약 1.5개월 후에 취득한 광학 및 근적외선 후속 관측 스펙트럼을 분석하여 넓은 선 강도와 H 및 K 대역에서의 먼지 방출을 측정한다.
• Balmer 감쇠와 내재된 선 비율을 사용하여 넓은 선 영역 및 좁은 선 영역의 투명도를 추정하고, X선로 유도된 NH와 비교하여 먼지-가스의 비일치 여부를 평가한다.
• 중심 엔진으로부터의 재처리 매체와의 거리를 Fe Kα 선과 연속 스펙트럼 변화 간의 시간 지연을 가정하여 추정한다. 이 경우 기하학적 형태는 모델에 따라 달라진다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NGC 2992의 AGN는 X선 빛줄기 감소 이후 20년 만에 복귀했는가?
• RQ2 철 Kα 방출의 스펙트럼 및 선형형 변화는 전이 단계 동안 응집원판의 물리적 상태를 어떻게 드러내는가?
• RQ3 광학 및 근적외선 스펙트럼은 넓은 선 영역과 뜨거운 먼지 방출의 재등장 여부를 어떻게 반영하는가?
• RQ4 관측된 스펙트럼 진화를 바탕으로 응집원판 재건의 추정 시간스케일은 얼마인가?
• RQ5 왜 X선로 유도된 질량 밀도가 광학 투명도와 일치하지 않으며, 이는 은폐 매체에 대해 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• NGC 2992의 2–10 keV X선 광도는 1994년 최저치에서 1978년 수준으로 약 20배 증가하여 AGN의 완전한 복귀를 시사한다.
• BeppoSAX 관측(1997년 및 1998년) 모두에서 스펙트럼 지수 Γ ≈ 1.7, 흡수 열두량 NH ≈ 10²² cm⁻²인 파워 레인지 X선 스펙트럼을 보였다.
• 1997년 데이터의 철 Kα 선은 에너지 6.62 ± 0.07 keV, 등가폭 약 700 eV를 보이며, 극도로 이온화된 철에서 오는 방출임을 시사한다. 이는 뜨거운 산산이 흩어지는 매체와 일치하지 않는다.
• 1998년 데이터는 차가운 원판 방출 모델과 일치하는 철 Kα 선을 보이며, 응집원판이 거의 완성된 것으로 나타난다.
• 1997년과 1998년 관측 간의 진화를 바탕으로 응집원판 재건 시간스케일은 1~5년으로 추정된다.
• 광학 및 근적외선 후속 스펙트럼은 두드러진 넓은 선 방출과 H 및 K 대역에서의 뜨거운 먼지 방출 증거를 보이며, 후자는 여전히 증가 중이므로 먼지 토러스의 지속적인 재형성 중임을 시사한다.