[論文レビュー] The XMM-Newton view of PG quasars I. X-ray continuum and absorption

E. Piconcelli, E. Jiménez‐Bailón+4 more|ArXiv.org|Nov 2, 2004

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 63被引用数 250

ひとこと要約

本研究では、40個のパロルマ・グリーンクェザーのXMM-ニュートンを用いた体系的解析を行い、電波非騒音クェザーの硬X線パワー・ローインデックスは⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.89 ± 0.11、電波強クェザーは1.63⁺⁰.⁰²₋₀.⁰¹であった。2 keV未満の軟X線過剰は普遍的であるが、普遍的な物理的モデルは存在しない。一方、温かい吸収体は50%の源に存在し、それまでの研究で報告されたようなまれさとは矛盾する。高輝度クェザーと低輝度セイフェルト1型銀河の間には顕著なスペクトル的差異は認められない。

ABSTRACT

We present results of a systematic analysis of the XMM-Newton spectra of 40 quasars (QSOs) (z<1.72) from the Palomar-Green (PG) Bright Quasar Survey sample (M_B = 1.89+/-0.11 and = 1.63^(+0.02)_(-0.01) for the RQQs and RLQs, respectively. Below 2 keV, a strong, broad excess is present in most QSO spectra. This feature has been fitted with four different models assuming several physical scenarios. All tested models (blackbody, multicolor blackbody, bremsstrahlung and power law) satisfactorily fitted the majority of the spectra. However, none of them is able to provide an adequate parameterization for the soft excess emission in all QSOs, indicating the absence of an universal shape for this spectral feature. An additional cold absorption component was required only in three sources. On the other hand, as recently pointed out by Porquet et al. (2004) for a smaller sample of PG QSOs, warm absorber features are present in ~50% of the QSO spectra in contrast with their rare occurrence (~5-10%) found in previous studies. The XMM-Newton view of optically-selected bright QSOs therefore suggests that there are no significant difference in the X-ray spectral properties once compared with the low-luminosity Seyfert 1 galaxies. Properties of the Fe Kalpha emission lines are presented in a companion paper.

研究の動機と目的

• パロルマ・グリーン明るいクェザー調査に含まれる40個の光学的に選別されたクェザーのX線スペクトル的性質を体系的に分析すること。
• 電波強と電波非騒音クェザーにおけるX線放射および吸収の違いを調査すること。
• 高輝度クェザーが低輝度セイフェルト1型銀河と異なったスペクトル的特徴を示すかどうかを特定すること。
• 軟X線過剰の物理的起源および温かい・冷たい吸収成分の役割を評価すること。
• ブラックホール質量、輝度、および線幅の物理的性質とスペクトルパラメータとの相関を調査すること。

提案手法

• 赤方偏移≤ 1.72の40個のPGクェザーについて、XMM-ニュートンEPIC-pnおよびMOSデータを用いてスペクトル解析を実施した。
• 硬X線コンtinuum（2–12 keV）をパワー・ロー成分でモデル化し、光子指数Γ₂₋₁₂ keVを導出する。
• 軟X線過剰（2 keV未満）を4つの記述的モデル（ブラックボディ、マルチカラーブラックボディ、ブレムストラールャン、パワー・ロー）を用いてフィットした。
• 中性水素吸収率（NH）による冷たい吸収とイオン化ガス成分による温かい吸収を検証した。
• X線輝度（L₂₋₁₀ keV）、FWHM(Hβ)、エディントン比（ṁ）を用いてスペクトルパラメータとの相関を調査した。
• 統計的解析を用いてスペクトル指数、軟過剰強度（RS/P）と物理的観測量との相関を検出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波非騒音および電波強PGクェザーの平均硬X線スペクトル指数は何か。また、それらは顕著に異なるか？
• RQ2 2 keV未満で観測される軟X線過剰の物理的起源は何か。また、クェザー全体にわたって普遍的なスペクトル形状を持つのか？
• RQ3 低分解能X線望遠鏡で使用された既存の研究と比較して、高輝度クェザーにおける温かい吸収体の出現頻度はどの程度か？
• RQ4 冷たい吸収成分およびX線輝度は、ブラックホール質量またはエディントン比とどの程度相関するか？
• RQ5 高輝度クェザーと低輝度セイフェルト1型銀河との間で、X線スペクトル的性質に顕著な差異があるか？

主な発見

• 電波非騒音クェザーの硬X線コンtinuumは、パワー・ローでよく記述され、光子指数は⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.89 ± 0.11であった。
• 電波強クェザーは、⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.63⁺⁰.⁰²₋₀.⁰¹とより硬いX線スペクトルを示し、X線放射メカニズムの差異が示唆された。
• 軟X線過剰は2 keV未満で大多数のクェザーのスペクトルに存在するが、ブラックボディ、ブレムストラールャン、マルチカラーディスク、パワー・ローのいずれの物理的モデルでも、すべての源を適切に記述できない。
• 温かい吸収体はサンプルの50%に検出された。これは、以前のASCAおよびBeppoSAX研究で報告された5–10%と比べ顕著に高く、クェザーに一般的に存在することが示唆された。
• 冷たい吸収成分を必要とする源は3つにとどまり、そのうち1つ（1411+442）はイオン化媒体内にNH ≈ 10²³ cm⁻²を示しており、AGN統一模型と整合的であった。
• 0.5–10 keVバンドにおける電波強度パラメータ（RL）と軟過剰対パワー・ロー比（RS/P）の強い逆相関が検出された。これはジェット活動と軟過剰放射との間の物理的関連を示唆した。