[논문 리뷰] Unveiling the nature of INTEGRAL objects through optical spectroscopy. IX. 22 more identifications, and a glance into the far hard X-ray Universe

N. Masetti, P. Parisi외 15명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 09.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 83인용 수 25

한 줄 요약

이 연구는 인テ그랄 위성에 의해 탐지된 22개의 이전에 알려지지 않았거나 잘 연구되지 않은 경하중력파 원천을 6개의 천체망원경을 통해 광학 스펙트로스코피로 분석하여 밝혀냈다. 연구는 활성 은하핵(AGN) 16개를 확인하였으며, 그 중 하나는 적성 z = 3.12를 가지며, 이는 인테그랄에서 확인된 두 번째로 먼 원천이다. 나머지 6개는 은하계 천체이며, 이는 AGN이 경하중력파 원천 인구에서 지배적임을 보여주며, 깊은 인테그랄 설문 조사가 고적성 및 가림된 AGN을 탐색하는 데서 중요한 역할을 한다는 점을 강조한다.

ABSTRACT

(Abridged) Since its launch in 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 us to pinpoint their exact nature. Continuing our long-standing program that has been running since 2004, and using 6 different telescopes of various sizes, we report the classification through optical spectroscopy of 22 more unidentified or poorly studied high-energy sources detected with the IBIS instrument onboard INTEGRAL. We found that 16 of them are active galactic nuclei (AGNs), while the remaining 6 objects are within our Galaxy. Among the identified extragalactic sources, 14 are Type 1 AGNs; of these, 6 lie at redshift larger than 0.5 and one has z = 3.12, which makes it the second farthest object detected in the INTEGRAL surveys up to now. The remaining AGNs are of type 2, and one of them is a pair of interacting Seyfert 2 galaxies. The Galactic objects are identified as two cataclysmic variables, one high-mass X-ray binary, one symbiotic binary and two chromospherically active stars. We thus still find that AGNs are the most abundant population among hard X-ray objects identified through optical spectroscopy. Moreover, we note that the higher sensitivity of the more recent INTEGRAL surveys is now enabling the detection of high-redshift AGNs, thus allowing the exploration of the most distant hard X-ray emitting sources and possibly of the most extreme blazars.

연구 동기 및 목표

• 인테그랄의 IBIS 기구에 의해 탐지된 22개의 이전에 분류되지 않았거나 잘 연구되지 않은 경하중력파 원천의 성격을 규명하는 것.
• 다중파장 데이터와 광학 스펙트로스코피를 활용해 이러한 고에너지 원천의 물리적 성질을 규명하는 것.
• 고적성 및 가림된 AGN이 경하중력파 배경에 기여하는 정도를 평가하는 것.
• 부드러운 X선 국소화와 광학 후속 관측을 조합함으로써 원천 연관 정확도를 향상시키는 것.
• 비정상적인 인테그랄 원천의 성격을 규명하기 위해 스펙트로스코픽 후속 조사의 효과성을 평가하는 것.

제안 방법

• 22개의 인테그랄 경하중력파 원천의 잠재적 대응체에 대해 6개의 지상 기반 천체망원경을 활용해 광학 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 스펙트럼 분류는 발광선 특징에 기반하며, 타입 1(넓은 선)과 타입 2(좁은 선) AGN을 구분하였다.
• 부드러운 X선(찰다, 엑스엠-뉴턴, 스위프트), 전파, 적외선 및 광학 설문 조사의 다중파장 데이터를 교차 분석하여 원천 연관을 정밀화하였다.
• 적성은 발광선 이동량을 측정하여 산정되었으며, 하나의 원천(Ig J12319−0749)은 z = 3.12로 확인되었다.
• 최신 인테그랄 전천문 설문 조사 데이터(4번째 IBIS 목록 및 7년 설문 조사)를 활용해 원천 인구의 통계 분석을 수행하였다.
• 2004년에 시작된 장기적인 스펙트로스코픽 후속 조사 프로그램을 바탕으로 하며, 204개의 식별된 원천에서 수집된 데이터를 통합하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 인테그랄이 20–100 keV 대역에서 탐지한 22개의 이전에 밝혀지지 않은 경하중력파 원천의 진정한 성격은 무엇인가?
• RQ2 이 원천들 중 몇 개가 고적성 AGN이며, 그 분포는 경하중력파 우주에 대한 통찰을 어떻게 제공하는가?
• RQ3 은하계 천체는 인테그랄 설문 조사에서 경하중력파 원천 인구에 얼마나 기여하는가?
• RQ4 부드러운 X선 국소화가 제공되지 않을 경우, 광학 스펙트로스코피가 원천 연관의 모호함을 효과적으로 해결할 수 있는가?
• RQ5 이 방법을 통해 식별된 가림되거나 컴프턴 두꺼운 AGN이 경하중력파 배경의 어느 정도를 차지하는가?

주요 결과

• 식별된 22개 원천 중 16개는 활성 은하핵(AGN)으로 확인되어, AGN이 경하중력파 원천에서 지배적인 인구임을 확인한다.
• 16개의 AGN 중 14개는 타입 1(넓은 발광선)으로, 비가림되거나 약간의 가림이 있는 핵을 나타낸다.
• 한 AGN(Ig J12319−0749)은 적성 z = 3.12를 가지며, 이는 현재까지 인테그랄 설문 조사에서 확인된 두 번째로 먼 원천이다.
• 은하계 원천 6개 중 두 개는 초신성 폭발형 변수, 한 개는 고질량 X선 이중성, 한 개는 상호작용 이중성, 두 개는 RS CVn형 활성 항성으로 추정된다.
• 이 연구는 광학 스펙트로스코피가 원천 식별에 여전히 매우 효과적임을 확인하였으며, 2004년 이후 프로그램에서 확보한 204개의 스펙트로스코픽 식별 중 85%가 이 방법으로 확보되었다.
• 최근 인테그랄 설문 조사의 높은 감도 덕분에 고적성 AGN이 탐지 가능해졌으며, 이는 가장 먼 고에너지 경하중력파 방출 천체를 관측할 수 있는 창을 열어주었다.