[論文レビュー] Unveiling the nature of INTEGRAL objects through optical spectroscopy. X. A new multi-year, multi-observatory campaign

N. Masetti, P. Parisi+19 more|Americanae (AECID Library)|Jul 10, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 108被引用数 24

ひとこと要約

本研究では、33個の高エネルギー INTEGRAL 源を特定するための、複数年間・複数観測所にわたる光学分光計測キャンペーンを実施した。その結果、23個の活動銀河核（AGN）が特定され、そのうち高赤方偏移のタイプ1およびタイプ2 AGNを含む。残りの10個は主に増光星変動星および高・低質量 X線連星系であるローカル源であった。本研究は、X線源の位置特定と光学分光観測を組み合わせることで、遠方の AGN やレアなハード X線放射体を効果的に同定できることを裏付けた。

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.

研究の動機と目的

• 他の波長帯で明確な対応物が得られなかった INTEGRAL カタログに掲載された33個のハード X線源の性質を特定すること。
• 複数観測所の光学分光観測を用いて、以前に未同定であった INTEGRAL 源の分類の曖昧さを解消すること。
• 特に AGN や X線連星系の宇宙における高エネルギー源の集団的性質をより深く理解すること。
• 以前の研究で誤認定や不正確な赤方偏移推定がなされていた例（例えば IGR J16388+3557 や IGR J06293−1359）を是正すること。
• 混雑した領域における高エネルギー源の同定に、X線源の位置特定と光学フォローアップを組み合わせる手法の有効性を検証すること。

提案手法

• TNG、CTIO、SAAO を含む5大陸に跨る6台の望遠鏡を用いて光学分光観測を実施し、赤方偏移と分光分類を取得した。
• Cerro Tololo、Roque de los Muchachos、Loiano、Asiago、San Pedro Mártir、Sutherland、Siding Spring の複数の観測所からデータを収集し、広範な天の川カバーを確保した。
• 分光分析では、発光線（広帯域または狭帯域）の同定に注力し、AGN をタイプ1またはタイプ2に分類し、X線連星系や星の活動の兆候を検出することを目的とした。
• Chandra、XMM-Newton、Swift、NuSTAR の X線誤差円盤と照合することで、源の位置を精緻化し、光学的対応物を確認した。
• 2MASS、DSS、NED、SIMBAD、VIZIER、HyperLeda のアーカイブデータを用いて、光学的および赤外対応物を交差同定した。
• 赤方偏移は発光線のシフトから導出し、タイプ1 AGN の広帯域線プロファイルからブラックホール質量の推定値を得た。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 他の波長帯で明確な光学的対応物が得られなかった INTEGRAL カタログに掲載された33個のハード X線源の真の性質は何か？
• RQ2 これらの源のうち、何個が活動銀河核（AGN）であり、それぞれのスペクトルタイプと赤方偏移は何か？
• RQ3 同定された源の何パーセントが X線連星系または銀河系および近傍銀河内の他の恒星系であるか？
• RQ4 本調査に含まれる中で、未知または非常に高い赤方偏移を持つ AGN（例：高エネルギークェーサーや XBONG）は存在するか？
• RQ5 光学分光観測は、過去の研究で誤認定や不正確な赤方偏移推定がなされていた事例を是正できるか？

主な発見

• 33個の源のうち23個が活動銀河核（AGN）に分類された。そのうち13個はタイプ1（広帯域発光線を有する）、8個はタイプ2（狭帯域発光線のみ）、2個は X線が強く、光学的に普通の銀河であった。
• 6個の AGN が高赤方偏移（z > 0.5）に位置し、その中には IGR J10200−1436 という、最も遠くに位置するハード X線放射 XBONG が含まれ、赤方偏移 z = 0.391 であった。
• 本調査で同定された最も遠方のタイプ2 QSO は IGR J19295−0919 で、赤方偏移 z = 0.741 であった。これは、本調査が遠方で遮へいされた AGN を検出できる感度を持っていることを裏付けた。
• 10個の源はローカル宇宙に位置する：8個が銀河系内、2個は小さな大マゼラン雲内に位置し、5個は増光星変動星、3個は高質量 X線連星（うち2個は SMC 内）、1個は低質量 X線連星、1個は RS CVn 型のフレア星とされる。
• タイプ1 QSO である IGR J16388+3557 の赤方偏移は、従来の z = 1.95 から z = 2.02 に是正された。また、IGR J06293−1359 の光学的対応物も再評価された。
• 本研究の結果は、X線源の位置特定と光学分光観測を組み合わせた多波長的手法が、特に混雑した領域において高エネルギー源の同定と分類に有効であることを裏付けた。