[논문 리뷰] X-Ray Perspective Of Narrow Line Seyfert 1 Galaxies

Luigi Gallo|arXiv (Cornell University)|2018. 04. 16.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 3인용 수 16

한 줄 요약

이 리뷰는 좁선 세이퍼트 1은(은하)의 X선 관측 20년에 걸친 통합 분석을 통해, 그들의 극단적인 X선 행동—부드러운 초과, 빠른 변화, 스펙트럼의 복잡성—이 동적인, 밀도가 높고, 가능하면 총구형으로 정렬된 코로나에서 기인한다는 것을 드러낸다. 주요 발견은 I Zw 1과 1H 0707–495와 같은 천체에서 코로나가 중심의 총구형 핵심과 확장된 방출 영역으로 구성되어 있으며, 반복 지연이 서로 다른 코로나 영역에서의 빛 전파 시간 지연를 나타내어, 제트 유사 유동과 관련된 복잡하고 변화하는 기하학적 형태를 지지한다.

ABSTRACT

It is arguably in the X-ray regime that Narrow-line Seyfert 1 galaxies (NLS1s) exhibit the most extreme behaviour. Spectral complexity, rapid and large amplitude flux variations, and exceptional spectral variability are well known characteristics. However, NLS1s are not eccentric, but form a continuous sequence with typical Seyfert 1 galaxies. Understanding the extreme behaviour displayed by NLS1s will provide insight to the general AGN phenomenon. In this review, I will examine some of the important NLS1 X-ray discoveries over the past twenty years. I will then explore recent work that looks at the nature of the primary X-ray source (i.e. the corona) in NLS1s, demonstrating how the corona can be compact, dynamic, and in some cases consistent with collimated outflow. X-ray observations of NLS1s will be key in determining the nature of the corona, resolving the disc-jet connection, and determining the origin of the radio loud/quiet dichotomy in AGN.

연구 동기 및 목표

• 좁선 세이퍼트 1은(은하)에서 관측된 극단적인 X선 행동, 특히 부드러운 초과, 빠른 변화, 스펙트럼의 복잡성을 이해하기 위해.
• NLS1의 X선 코로나의 성격을 기하학, 밀도, 역학적 진화 측면에서 조사하기 위해.
• NLS1의 코로나가 총구형 유동 또는 제트 기저와 일치하는지, 이로 인해 AGN의 라디오-누르고/누르지 않는 이분법이 설명될 수 있는지 조사하기 위해.
• 반복 지연과 반사 특징을 분석하여 디스크-제트 연결을 해결하기 위해.
• 많은 NLS1에서 관측된 X선 약화가 코로나 붕괴 또는 유동하는 물질에 의한 부분적 커버리지 때문인지 평가하기 위해.

제안 방법

• XMM-Newton와 Chandra 관측 자료에서 X선 빛의 세기 변화와 에너지 해상도 변화를 분석하여 연속 스펙트럼과 반사 대역 간의 반복 지연을 탐지하기 위해.
• 흐린 반사 성분, Fe Kα 및 Fe Lα 선, 부분적 커버리지 흡수체를 포함한 모델을 사용하여 스펙트럼 데이터의 스펙트럼 특징 기원을 고립하기 위해.
• 시간 지연 에너지 스펙트럼을 사용하여 조명 코로나의 기하학을 추론하고, 구형과 총구형 방출 기하학 간의 차이를 식별하기 위해.
• 관측된 Fe Kα 선 프로파일을 구형 및 총구형 코로나의 합성 모델과 비교하고, 두 기하학을 모두 포함하는 하이브리드 모델을 사용하여 데이터에 가장 잘 맞는 모델을 찾기 위해.
• Gonzalez 등(2012)의 공식을 사용하여 반사 분율 측정치로부터 분출 물질의 속도를 추정하고, 블랙홀의 탈출 속도와 비교하기 위해.
• 빛 전파 시간 지연을 기반으로 코로나의 크기와 위치를 제약하는 데 반복 지연 맵핑 기법을 적용하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 NLS1에서 강한 부드러운 초과와 빠른 스펙트럼 변화는 무엇 때문이며, 이는 내부 순환 디스크에서의 흐린 반사 때문인가?
• RQ2 X선 빛의 세기 변화에서 관측된 반복 지연은 코로나 기하학의 차이를 구분하는 데 사용될 수 있는가, 예를 들어 밀도가 높은 핵심과 확장된 방출 영역의 차이를 말이다?
• RQ3 NLS1의 X선 코로나는 총구형 유동과 일치하는가, 그리고 이러한 구조는 고에너지 입자의 Comptonization 원천을 설명할 수 있는가?
• RQ4 총구형 코로나의 존재가 관측된 X선 광도와 일부 NLS1에서 관측된 X선 약화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 NLS1의 코로나는 주간에서 연 단위의 시간 스케일에서 동적인 행동, 예를 들어 붕괴 또는 기하학적 변화를 얼마나 많이 보이는가?

주요 결과

• I Zw 1에서 ~160초와 ~60초의 두 개의 고주파 반복 지연이 관측되어 코로나의 서로 다른 영역에서의 빛 전파 시간 지연를 나타내며, 중심 핵심과 확장된 방출 영역을 포함하는 복합 기하학적 형태를 시사한다.
• I Zw 1의 Fe Kα 방출 선 프로파일은 구형과 총구형(제트 유사) 성분을 모두 포함하는 하이브리드 코로나 모델에 의해 가장 잘 설명되며, 단일 기하학보다 우수한 성능을 보인다.
• I Zw 1의 총구형 코로나에서의 분출 물질 속도 추정치는 블랙홀 위에 타당한 초기 높이에서의 지역 탈출 속도를 초월하며, 물질이 시스템에서 탈출할 가능성을 시사한다.
• 1H 0707–495에서 ~1 keV의 특징으로 확인된 부드러운 초과는 고철 농도가 높아 촉진된 Fe Lα로 식별되었으며, 연속 스펙트럼과 반사 대역 간의 <100초 이내의 음성 지연은 내부 디스크에서의 반복 지연 존재를 확인한다.
• NLS1의 X선 코로나는 일반적인 세이퍼트 1 은하보다 더 동적이고 안정성이 떨어지며, 주간에서 연 단위의 시간 스케일에서 기하학적 변화의 증거가 있으며, 가능하면 코로나 붕괴를 포함할 수 있다.
• 이 연구는 NLS1의 X선 코로나가 조밀하고, 역동적이며, 가능하면 총구형으로 정렬된 유동으로 구성되어 있을 수 있으며, 이는 라디오-누르지 않는 AGN에서 실패한 제트의 기저를 나타낼 수 있다는 아이디어를 지지한다.