[논문 리뷰] X-ray reflection in the NLS1 1H 0707-495

A. C. Fabian, G. Miniutti외 5명|2004. 05. 07.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 92

한 줄 요약

논문은 블랙홀 근처에서 발생하는 상대론적 흐릿함을 띤 이온화된 X선 반사가 Narrow Line Seyfert 1은 1H 0707–495의 스펙트럼 특징을 설명한다고 제안한다. XMM-Newton 데이터를 사용하여, 관측 간에 7 keV에서 7.5 keV로 스펙트럼 저하의 에너지가 변화함을 보여주며, 이는 디스크의 이온화도와 발광 프로파일의 변화로 인한 것으로, 반사 성분은 거의 일정하고 파wr-레인지 연속스펙트럼만 변화함을 확인하였다. 이는 블랙홀 근처의 빛 굴절 모델과 일치한다.

ABSTRACT

We apply a reflection-dominated model to the second XMM-Newton observation of the Narrow Line Seyfert 1 galaxy 1H 0707-495. As in the first XMM-Newton observation a sharp spectral drop is detected with energy that has shifted from 7 keV to 7.5 keV in two years. The drop is interpreted in terms of relativistically blurred ionised reflection from the accretion disc, while the energy shift can be accounted for by changes in the ionisation state and, more importantly, emissivity profile on the disc. A flatter emissivity profile during the second higher flux observation reduces gravitational redshift effects, therefore shifting the edge to higher energy. Remarkably, ionised disc reflection and the associated power law continuum provide a reasonable description of the broadband spectrum, including the soft excess. Considering both observations, the spectral variability in 1H 0707-495 appears to be due to the interplay between these two spectral components. The reflection component in the second observation is significantly less variable than the power law. Changes of the emissivity profile, spectral shape and variability properties (such as the rms spectrum) within the two observations are all consistent with a recently proposed model in which relativistic effects in the very inner regions of the nucleus play a major role.

연구 동기 및 목표

• NLS1 은하 1H 0707–495에서 약 7 keV 근처의 날카로운 스펙트럼 저하의 기원을 이해한다.
• 이온화된 디스크 반사가 광역 스펙트럼과 그 변동성을 설명할 수 있는지 조사한다.
• 스펙트럼 변화가 흡수나 유출이 아닌, 내부 적인 액cretion 디스크의 상대론적 효과 때문인지 테스트한다.
• 빛 굴절 모델이 NLS1 은하에서의 스펙트럼 변동성에 미치는 영향을 탐색한다.
• 반사가 지배하는 모델이 연한 과잉 및 좁은 철 라인의 부재를 설명할 수 있는지 평가한다.

제안 방법

• 1H 0707–495의 두 번째 XMM-Newton 관측(AO2)에 상대론적 흐릿함을 띤 이온화된 반사 모델을 적용한다.
• 변동하는 발광 지수와 이온화도 파ameter를 가진 파워-레인지 연속스펙트럼과 반사 성분을 사용하여 XMM-Newton pn 스펙트럼을 피팅한다.
• AO2의 스펙트럼 피팅을 첫 번째 관측(GT)과 비교하여 7 keV에서 7.5 keV로의 에너지 이동을 분석한다.
• 연속스펙트럼 원천의 고도 변화가 관측된 반사 및 파워-레인지 성분에 영향을 주는 빛 굴절 모델을 사용하여 관측된 변동성을 설명한다.
• 광도-광도 플롯과 에너지 선택된 광도 곡선을 분석하여 파워-레인지 변동성과 거의 일정한 반사 성분 간의 상관관계를 테스트한다.
• 중력적 적색편이와 내부 디스크 영역의 도플러 부스팅과 같은 상대론적 효과를 사용하여 방출을 모델링한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 1H 0707–495에서 두 번의 XMM-Newton 관측 간에 스펙트럼 저하의 에너지가 7 keV에서 7.5 keV로 이동하는 것은 어떻게 설명할 수 있는가?
• RQ2 상대론적 흐릿함을 띤 이온화된 디스크 반사로 전체 광역 X선 스펙트럼, 특히 연한 과잉까지 설명할 수 있는가?
• RQ3 발광 프로파일과 이온화 상태가 관측된 스펙트럼 특징을 어떻게 형성하는가?
• RQ4 파워-레인지 연속스펙트럼의 변동성은 반사 성분의 변동성과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 관측된 스펙트럼 행동은 연속스펙트럼 원천이 액cretion 디스크 위를 움직이며 빛 굴절 모델에 따라 작용하는 것과 일치하는가?

주요 결과

• AO2 관측에서 약 7.5 keV에 나타나는 스펙트럼 저하는 이온화된 디스크 반사로 발생하는 상대론적으로 넓은 철 Kα 라인의 청색 끝으로 가장 잘 설명된다.
• 발광 프로파일 변화(초기 GT에서 더 급격한 경향에서 AO2에서 더 평탄한 경향으로)로 인해 중력적 적색편이가 감소하여 관측된 끝이 더 높은 에너지로 이동한다.
• 두 관측 간에 반사 성분의 광도는 거의 일정하지만 파워-레인지 연속스펙트럼은 크게 변화하므로 빛 굴절 모델을 지지한다.
• 에너지 선택된 광도 곡선과 광도-광도 플롯은 파워-레인지 성분이 변동성이 있으며 반사 성분은 안정적임을 보여주며, 이는 빛 굴절 모델의 예측과 일치한다.
• 연한 과잉은 이온화된 디스크 반사 성분에 의해 잘 재현되며, 이 성분은 1 keV 이하에서 피크를 이루고 연한 대역에 크게 기여한다.
• 감지 가능한 좁은 철 Kα 라인이 없는 것은 내부 디스크에서 기인한 넓고 상대론적으로 이동된 라인이 지배적이기 때문에 좁은 성분이 감지되지 않기 때문이다.