[논문 리뷰] Unveiling the nature of INTEGRAL objects through optical spectroscopy. X. A new multi-year, multi-observatory campaign

N. Masetti, P. Parisi외 19명|Americanae (AECID Library)|2013. 07. 10.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 108인용 수 24

한 줄 요약

이 연구는 33개의 고에너지 INTEGRAL 소스를 특정하기 위해 다년간의 다관측소 광학 스펙트럼 캠페인을 수행하였으며, 그 결과 23개가 활성 은하핵(AGN)으로 밝혀졌고, 이 중에는 고적색도를 가진 타입 1 및 타입 2 AGN이 포함되어 있으며, 나머지 10개는 주로 초신성변광성 및 고·저질량 X선 이진성으로 구성된 국소 소스였다. 본 연구는 X선 소스 위치 추적과 광학 스펙트럼 분석을 융합하는 방법이 먼 거리에 있는 AGN과 희귀한 딱딱한 X선 방출체를 식별하는 데 효과적임을 확인하였다.

ABSTRACT

Within the framework of our program (running since 2004) of identification of hard X-ray INTEGRAL sources through optical spectroscopy, we present the results concerning the nature of 33 high-energy objects. The data were acquired with the use of six telescopes of different sizes and from one on-line archive. The results indicate that the majority of these objects (23 out of 33) are active galactic nuclei (AGNs), whereas 10 are sources in the local Universe with eight of which in the Galaxy and two in the Small Magellanic Cloud (SMC). Among the identified AGNs, 13 are of Type 1 (i.e., with broad emission lines), eight are of Type 2 (with narrow emissions only), and two are X-ray bright, optically normal galaxies with no apparent nuclear activity in the optical. Six of these AGNs lie at high redshift (z > 0.5). Concerning local objects, we found that five of them are Galactic cataclysmic variables, three are high-mass X-ray binaries (two of which lying in the SMC), one is a low-mass X-ray binary, and one is classified as a flare star that is likely of RS CVn type. The main optical properties and inferred physical characteristics of these sources are presented and discussed.

연구 동기 및 목표

• 다른 파장에서 명확한 대응체가 없었던 INTEGRAL 목록의 33개 딱딱한 X선 소스의 본질을 규명하기 위해.
• 다중 관측소 광학 스펙트럼 분석을 통해 이전에 미해결된 INTEGRAL 소스의 분류에 대한 모호성을 해결하기 위해.
• 특히 AGN과 X선 이진성의 우주적 인구에 대한 이해를 향상시키기 위해.
• 이전 연구에서 잘못된 식별이나 적색도 추정이 있었던 사례들, 예를 들어 IGR J16388+3557과 IGR J06293−1359의 오류를 수정하기 위해.
• 혼잡한 천체 영역에서 고에너지 소스를 식별하기 위해 X선 소스 위치 추적과 광학 후속 관측을 융합하는 방법론의 타당성을 검증하기 위해.

제안 방법

• 이베리아, 아시아, 아프리카, 오세아니아, 북미 등 5개 대륙의 6개 천체망원경(예: TNG, CTIO, SAAO)을 활용하여 적색도와 스펙트럼 유형을 확보하기 위해 광학 스펙트럼 측정을 수행하였다.
• Cerro Tololo, Roque de los Muchachos, Loiano, Asiago, San Pedro Mártir, Sutherland, Siding Spring 등 다양한 관측소에서 데이터를 확보하여 천구 전역의 광범위한 천체 영역 커버리지 확보를 위해 노력하였다.
• 스펙트럼 분석은 활성 은하핵을 타입 1(넓은 방출선) 또는 타입 2(좁은 방출선만)로 분류하고, X선 이진성 또는 항성 활동의 징후를 탐지하기 위해 방출선(넓거나 좁은)을 중심으로 분석하였다.
• Chанд라, XMM-뉴턴, 스위프트, 누스타르의 X선 오차 상자와의 교차 상관을 통해 소스 위치를 정밀화하고 광학 대응체를 확인하였다.
• 2MASS, DSS, NED, SIMBAD, VIZIER, HyperLeda 등의 기록 자료를 활용하여 광학 및 적외선 대응체를 교차 확인하였다.
• 적색도는 방출선 이동량을 기반으로 유도하였으며, 타입 1 AGN의 넓은 선형형태를 통해 블랙홀 질량 추정치를 도출하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다른 파장에서 명확한 대응체가 없었던 INTEGRAL 목록의 33개 딱딱한 X선 소스의 진정한 본질은 무엇인가?
• RQ2 이 소스들 중 몇 개가 활성 은하핵(AGN)이며, 그들의 스펙트럼 유형과 적색도는 무엇인가?
• RQ3 식별된 소스들 중 X선 이진성 또는 은하수 및 주변 은하계의 다른 항성계는 전체의 몇 퍼센트를 차지하는가?
• RQ4 이 샘플 내에 이전에 알려지지 않았거나 매우 높은 적색도를 가진 AGN, 예를 들어 고에너지 퀘이사나 XBONG이 포함되어 있는가?
• RQ5 광학 스펙트럼 분석이 이전 연구에서의 잘못된 식별 또는 부정확한 적색도 추정을 수정할 수 있는가?

주요 결과

• 33개 소스 중 23개는 활성 은하핵(AGN)으로 분류되었으며, 이 중 13개는 넓은 방출선이 있는 타입 1, 8개는 좁은 선만 있는 타입 2, 2개는 X선은 밝고 광학적으로는 정상적인 은하로 분류되었다.
• 6개의 AGN은 고적색도(z > 0.5)에 위치해 있으며, 그 중 IGR J10200−1436는 알려진 딱딱한 X선 방출 XBONG 중 가장 멀리 떨어져 있으며, 적색도 z = 0.391이다.
• INTEGRAL 조사에서 식별된 가장 먼 타입 2 QSO는 IGR J19295−0919로, 적색도 z = 0.741이며, 이는 먼 거리에 위치한 은폐된 AGN을 탐지할 수 있음을 확인하는 결과이다.
• 10개의 소스는 국소 우주에 위치해 있다: 은하계 내 8개, 소마그라나운 은하계 내 2개이며, 이 중 5개는 초신성변광성, 3개는 고질량 X선 이진성(2개는 SMC 내), 1개는 저질량 X선 이진성, 1개는 RS CVn형 플레어 항성으로 추정된다.
• 타입 1 QSO인 IGR J16388+3557의 적색도는 이전의 z = 1.95에서 z = 2.02로 수정되었으며, IGR J06293−1359의 광학 대응체도 재확인되었다.
• 결과적으로 X선 소스 위치 추적과 광학 스펙트럼 후속 관측을 융합한 다파장 접근법이, 특히 혼잡한 천체 영역에서 고에너지 소스를 식별하고 분류하는 데 효과적임을 입증하였다.