[论文解读] Chandra and XMM Observations of Type II Quasars from the SDSS

A. Ptak, Nadia L. Zakamska+5 more|ArXiv.org|Oct 7, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 2被引用 30

一句话总结

本研究基于SDSS对八个II型类星体进行了钱德拉和XMM-牛顿的X射线观测，结果显示其中六个为强X射线源，其固有光度大于5×10⁴³ erg s⁻¹。其中五个源存在显著吸收（N_H ≳ a few ×10²² cm⁻²），至少三个源的N_H >10²³ cm⁻²，部分可能为康普顿光学厚，表明存在厚重遮蔽，与II型类星体统一模型一致。

ABSTRACT

We are carrying out sensitive X-ray observations with Chandra and XMM of type II quasars selected from the Sloan Digital Sky Survey based on their optical emission line properties. We present observations of four objects at redshifts 0.4 < z < 0.8 and an analysis of the archival data for four additional objects in the same redshift range. Six of the eight were detected in X-rays; five of them have sufficient signal to derive spectral information. All of the detected sources have intrinsic luminosities L(2-10 keV) > 5 x 10^43 erg s^-1. The five with sufficient counts for spectral fitting show evidence for significant absorption (N_H >~ a few x 10^22 cm^-2). At least three of the objects likely have N_H > 10^23 cm^-2; some may be Compton-thick (N_H > 10^{24} cm^-2). In the five objects for which we could fit spectra, the slopes tend to be significantly flatter than is typically observed in AGN; it is possible that this is due either to reprocessing of the nuclear emission or to a line of sight that passes through patchy absorption.

研究动机与目标

• 基于其窄线发射特征，确定从SDSS选出的II型类星体的X射线谱特性。
• 评估这些高光度II型类星体的X射线遮蔽程度（柱密度N_H）。
• 通过测量X射线光度和谱指数，检验标准活动星系核统一模型是否适用于高光度、II型类星体。
• 研究观测到的X射线特性（尤其是较平的谱指数和高吸收）是否源于视线方向上的再处理或不均匀吸收。
• 将这些II型类星体的X射线特性与典型I型类星体及本地II型赛克特星系进行比较。

提出的方法

• 利用钱德拉和XMM-牛顿望远镜对SDSS光谱数据库中八个II型类星体候选体进行了高灵敏度X射线观测。
• 分析了四个红移在0.4 < z < 0.8之间的新观测数据，以及同一红移范围内另外四个源的档案数据。
• 采用贝叶斯统计方法，使用平坦先验，计算X射线光度（L_X）、柱密度（N_H）、光子指数（Γ）和背景计数（B）的后验概率，并对背景干扰参数进行边缘化处理。
• 使用泊松似然函数对源区和背景区的观测计数进行建模，光谱模型通过XSPEC基于给定的N_H和Γ值计算。
• 对五个信噪比足够的源进行谱拟合，以推导谱参数，包括固有光度和吸收柱密度。
• 利用后验分布计算L_X–N_H平面内的置信区域，以评估不确定性和上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过光学窄线发射线选出的高光度II型类星体是否表现出与统一模型一致的强X射线辐射？
• RQ2 这些II型类星体的X射线柱密度（N_H）分布如何？与本地II型赛克特星系相比有何异同？
• RQ3 观测到的X射线谱指数是否比典型I型类星体更平？如果是，何种物理机制（如再处理或不均匀吸收）可解释这一现象？
• RQ4 这些源在多大程度上被遮蔽至康普顿光学厚（N_H >10²⁴ cm⁻²）？这如何影响其在X射线巡天中的可探测性？
• RQ5 基于此初步样本，II型类星体的X射线特性如何随光度和红移演化？

主要发现

• 八分之六的II型类星体在X射线波段被探测到，其2–10 keV固有光度超过5×10⁴³ erg s⁻¹，证实其具有强烈的X射线活动。
• 八个源中有五个具有足够计数进行谱拟合，且全部五个均显示显著X射线吸收，N_H ≳ a few ×10²² cm⁻²。
• 在五个拟合源中，至少三个的N_H >10²³ cm⁻²，表明存在极端遮蔽，部分可能为康普顿光学厚（N_H >10²⁴ cm⁻²）。
• 五个拟合源的X射线谱指数显著比典型I型类星体更平，提示视线方向可能存在再处理或不均匀吸收。
• 观测到的X射线特性与标准统一模型一致，即II型类星体是被高柱密度气体和尘埃遮挡的I型类星体。
• 结果表明，X射线巡天可能因复杂几何结构或再处理效应，低估了遮挡活动星系核的真实吸收程度，尤其是在高光度系统中。