[논문 리뷰] Unveiling the nature of INTEGRAL objects through optical spectroscopy. VII. Identification of 20 Galactic and extragalactic hard X-ray sources

N. Masetti, P. Parisi외 18명|ArXiv.org|2008. 11. 25.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 76인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 INTEGRAL의 IBIS 설문에서 다른 파장에서 명백한 대응체가 없었던 20개의 이전에 알려지지 않았거나 잘 특성화되지 않은 딱딱한 X선 소스를 광학 스펙트로스코피와 부드러운 X선 데이터와의 다중파장 교차상관을 통해 식별하였다. 결과적으로 활성 은하핵(AGN) 11개, 초신성 폭발형 변수(CV) 5개(자기적 난류 폭발형 항성과 한 개의 공생성 항성 포함), X선 이진성 4개(고질량 3개, 저질량 1개)가 확인되었으며, 활성 은하핵과 자기적 CV가 딱딱한 X선 소스 중 주요 클래스임을 확인하였다.

ABSTRACT

Within the framework of our program of assessment of the nature of unidentified or poorly known INTEGRAL sources, we present here spectroscopy of optical objects, selected through positional cross-correlation with soft X-ray detections (afforded with satellites such as Swift, ROSAT, Chandra and/or XMM-Newton) as putative counterparts of hard X-ray sources detected with the IBIS instrument onboard INTEGRAL. Using 6 telescopes of various sizes and archival data from two on-line spectroscopic surveys we are able to identify, either for the first time or independent of other groups, the nature of 20 INTEGRAL hard X-ray sources. Our results indicate that: 11 of these objects are active galactic nuclei (AGNs) at redshifts between 0.014 and 0.978, 7 of which display broad emission lines, 2 show narrow emission lines only, and 2 have unremarkable or no emission lines (thus are likely Compton thick AGNs); 5 are cataclysmic variables (CVs), 4 of which are (possibly magnetic) dwarf novae and one is a symbiotic star; and 4 are Galactic X-ray binaries (3 with high-mass companions and one with a low-mass secondary). It is thus again found that the majority of these sources are AGNs or magnetic CVs, confirming our previous findings. When possible, the main physical parameters for these hard X-ray sources are also computed using the multiwavelength information available in the literature. These identifications support the importance of INTEGRAL in the study of the hard X-ray spectrum of all classes of X-ray emitting objects, and the effectiveness of a strategy of multi-catalogue cross-correlation plus optical spectroscopy to securely pinpoint the actual nature of unidentified hard X-ray sources.

연구 동기 및 목표

• 다른 파장에서 명백한 대응체가 없는 INTEGRAL의 IBIS 설문에서 탐지된 20개의 딱딱한 X선 소스의 성격을 규명하는 것.
• 광학 스펙트로스코피를 통해 이 소스들이 활성 은하핵(AGN), 초신성 폭발형 변수(CV), 또는 X선 이진성인지를 확인하는 것.
• Swift, ROSAT, Chandra, XMM-Newton를 사용한 다중파장 교차상관과 광학 스펙트로스코피의 조합이 미해결 INTEGRAL 소스의 성격 규명에 얼마나 효과적인지 평가하는 것.
• 사용 가능한 다중파장 데이터를 활용하여 이러한 소스의 물리적 매개변수를 보완하는 것.
• 특히 무거운 흡수를 겪는 은하계 X선 이진성과 같은 특정 유형의 소스를 놓칠 수 있는 광학 스펙트로스코피 조사의 잠재적 편향을 테스트하는 것.

제안 방법

• CTIO, 라 실라, 로케 데 로스 무차초스, 로아노, 산 페드로 마르티르, 사이딩 스프링, 애파치 포인트 등 여러 대륙의 6개 지상 천체망원경을 사용하여 광학 스펙트로스코피를 수행하였다.
• INTEGRAL IBIS의 딱딱한 X선 소스 위치를 Swift, ROSAT, Chandra, XMM-Newton의 연속적인 연속 X선 탐지 결과와 교차상관하여 잠재적 광학 대응체를 식별하였다.
• 스ローン 디지털 천체도서관과 6dF 은하계 조사의 기록된 스펙트로스코픽 데이터를 관측을 보완하기 위해 활용하였다.
• 확산선 특징(넓은, 좁은, 또는 없음)을 분석하여 소스를 세이퍼트 1형, 세이퍼트 2형, 1형 QSO 또는 컴프턴-두꺼운 AGN으로 분류하였다.
• 스펙트럼 형태와 발광선 특징을 기반으로 변량성을 가진 항성들을 분류하여 자기적 CV(예: IPs, 폴라스)와 공생성 항성을 식별하였다.
• NED, 2MASS, SIMBAD, HyperLeda에서 확보한 다중파장 데이터를 사용하여 적색편이와 물리적 매개변수(예: 휘도, 흡수)를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 INTEGRAL의 IBIS 기기로 탐지되었지만 다른 파장에서 명백한 대응체가 없는 20개의 딱딱한 X선 소스의 진정한 성격은 무엇인가?
• RQ2 광학 스펙트로스코피와 함께 연속 X선 교차상관이 이 딱딱한 X선 소스의 물리적 유형을 얼마나 효과적으로 규명하는가?
• RQ3 특히 무거운 흡수를 겪는 은하계 X선 이진성 같은 특정 유형의 소스를 놓칠 수 있는 광학 스펙트로스코피 조사에 체계적인 편향이 존재하는가?
• RQ4 활성 은하핵과 자기적 CV는 딱딱한 X선 소스 집단에서 얼마나 흔한가, 그리고 컴프턴-두꺼운 소스의 비율은 어느 정도인가?
• RQ5 맹목적인 광학 후속 관측에 비해 다중파장 교차상관이 소스 식별 정확도를 향상시키는가?

주요 결과

• 20개 소스 중 11개는 활성 은하핵(AGN)이며, 적색편이 범위는 z = 0.014에서 z = 0.978까지 다양하다. 이 중 6개는 세이퍼트 1 은하, 2개는 세이퍼트 2 은하, 2개는 X선이 강한 광학적으로 정상적인 은하(XBONG), 1개는 1형 준성자이다.
• 4개의 소스는 고질량 X선 이진성(HMXB)이며, 모두 Be/X선 하위유형으로 간주될 가능성이 높고, 1개는 저질량 X선 이진성(LMXB)이다.
• 5개의 소스는 초신성 폭발형 변수(CV)이며, 이 중 4개는 자기적 난류 폭발형 항성일 가능성이 높고, 1개는 공생성 항성으로, 스펙트럼 특징이 자기적 연료 공급과 일치한다.
• 2개의 AGN은 감지 가능한 발광선이 없었으며, 이는 밀도 높은 핵외 물질에 의해 가려진 컴프턴-두꺼운 소스일 가능성이 있음을 시사한다.
• 대부분의 식별된 소스는 AGN 또는 자기적 CV이며, 이는 이전 연구 결과를 확인하고 딱딱한 X선 천구에서 이러한 유형의 우세함을 강화한다.
• 연속 X선 교차상관을 먼저 수행한 후 광학 스펙트로스코피를 시행하는 방법이 매우 효과적임을 입증하였으며, 문헌상 129개의 스펙트로스코픽 식별 중 104개가 이 프로그램을 통해 달성되었다.