[論文レビュー] The Close AGN Reference Survey (CARS) - What is causing Mrk1018's return to the shadows after 30 years?

B. Husemann, T. Urrutia+12 more|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|Sep 14, 2016

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 29被引用数 27

ひとこと要約

論文は、Mrk 1018の30年ぶりのタイプ1.9 AGNへの回帰を、中間的な雲による遮蔽ではなく、降着円盤の放射度の低下に起因すると主張している。X線およびUVデータは、2–10 keVの放射度が約8倍低下しており、$L \sim T^4$に一致する熱的円盤モデルを確認している。一方、700 km s$^{-1}$のブルー・シフトを示す新規のリプマンα吸収体が検出されたが、これは外流または連星ブラックホールを示唆する可能性があるが、タイプ変化を引き起こすにはあまりに弱い。

ABSTRACT

We recently discovered that the active galactic nucleus (AGN) of Mrk 1018 has changed optical type again after 30 years as a type 1 AGN. Here we combine Chandra, NuStar, Swift, Hubble Space Telescope and ground-based observations to explore the cause of this change. The 2-10keV flux declines by a factor of ~8 between 2010 and 2016. We show with our X-ray observation that this is not caused by varying neutral hydrogen absorption along the line-of-sight up to the Compton-thick level. The optical-UV spectral energy distributions are well fit with a standard geometrically thin optically thick accretion disc model that seems to obey the expected $L\sim T^4$ relation. It confirms that a decline in accretion disc luminosity is the primary origin for the type change. We detect a new narrow-line absorber in Lya blue-shifted by ~700km/s with respect to the systemic velocity of the galaxy. This new Lya absorber could be evidence for the onset of an outflow or a companion black hole with associated gas that could be related to the accretion rate change. However, the low column density of the absorber means that it is not the direct cause for Mrk 1018's changing-look nature.

研究の動機と目的

• Mrk 1018のタイプ1から30年ぶりにタイプ1.9 AGNに戻った原因を調査する。
• 変動する吸収雲による遮蔽か、降着円盤の固有の変動かを特定する。
• 新たに検出されたリプマンα吸収体が観測されたタイプ変化に果たす役割を評価する。
• コンプトン厚い吸収がX線放射度低下の原因であるかどうかを除外する。
• 多波長SEDモデリングを用いて降着円盤の性質を制約する。

提案手法

• 2016年のチャンドラとニュースターのX線観測を統合し、2–10 keVの放射度とスペクトル形状を測定した。
• 2010年のアーカイブ・チャンドラデータを用いて、線形方向の吸収（コンプトン厚いレベルまで）を除外するための放射度変化の比較を行った。
• 光学-UVスペクトルエネルギー分布（SED）を標準的な薄型で光学的に厚い降着円盤モデルにフィットさせ、$L \sim T^4$関係を検証した。
• ハッブル宇宙望遠鏡のUVスペクトルを分析し、システム的径速度よりブルー側に約700 km s$^{-1}$の位置にある新規のリプマンα吸収線（NAL）を検出・特徴づけた。
• 外流、連星ブラックホール、または合体のデブリを考慮して、NALの起源を運動学的モデリングにより評価した。
• 観測された変動時間スケール（約6年）と熱的フラクチュエーションおよび降着流入時間スケールの整合性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Mrk 1018の最近のタイプ変化は、変動する吸収雲による遮蔽か、降着円盤の固有の変動に起因するか？
• RQ2 システム的径速度よりブルー側に700 km s$^{-1}$の位置に検出された新規のリプマンα吸収線の起源は何か？
• RQ3 2010年から2016年にかけて観測されたX線放射度の約8倍の低下は、降着率の真の低下を示唆するか？
• RQ4 観測されたSEDおよび$L \sim T^4$関係は、幾何学的に薄型で光学的に厚い降着円盤モデルで説明可能か？
• RQ5 NALは降着円盤の変動に関連しているか、それとは無関係か？

主な発見

• 2010年から2016年にかけて2–10 keVのX線放射度が約8倍低下しており、コンプトン厚いレベルまでの単純な遮蔽イベントを除外する。
• 光学-UV SEDは標準的な薄型で光学的に厚い降着円盤モデルにうまくフィットしており、タイプ変化の主な原因として円盤放射度の低下が確認された。
• SEDにおける観測された$L \sim T^4$関係は、局所的なフラクチュエーションや不均一な遮蔽ではなく、降着率の全体的低下を支持する。
• システム的径速度よりブルー側に約700 km s$^{-1}$の位置に、20年前のデータには存在しなかった新規の狭帯リプマンα吸収体が検出された。
• NALの吸収係数は低く、観測されたタイプ変化を引き起こすには不十分であるが、外流または連星ブラックホール系を示唆する可能性がある。
• 放射度低下の時間スケール（約6年）は、降着円盤内の熱的時間スケールと整合しており、局所的な雲通過ではなく、全体的な円盤不安定性を支持する。