[论文解读] First tidal disruption events discovered by SRG/eROSITA: X-ray/optical properties and X-ray luminosity function at z<0.6

S. Sazonov, M. Gilfanov+23 more|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2021

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 4

一句话总结

本研究报道了由SRG/eROSITA全天巡天发现的首批13个潮汐瓦解事件（TDEs），分析了其X射线与光学性质。研究发现TDE的X射线光度函数呈幂律分布，斜率为−0.6±0.2，总事件率为(1.1 ± 0.5) × 10⁻⁵ TDEs/星系/年，显著低于光学巡天结果，表明高亮度X射线TDE仅占少数，可能沿吸积盘轴向视线方向被观测到。

ABSTRACT

We present the first sample of tidal disruption events (TDEs) discovered during the SRG all-sky survey. These 13 events were selected among X-ray transients detected in the 0<l<180 deg hemisphere by eROSITA during its second sky survey (10 June - 14 December 2020) and confirmed by optical follow-up observations. The most distant event occurred at z=0.581. One TDE continued to brighten at least 6 months. The X-ray spectra are consistent with nearly critical accretion onto black holes of a few 10^3 to 10^8 M_Sun, although supercritical accretion is possibly taking place. In two TDEs, a spectral hardening is observed 6 months after the discovery. Four TDEs showed an optical brightening apart from the X-ray outburst. The other 9 TDEs demonstrate no optical activity. All 13 TDEs are optically faint, with Lopt/Lx<0.3 (Lopt and Lx being the g-band and 0.2-6 keV luminosity, respectively). We have constructed a TDE X-ray luminosity function, which can be fit by a power law with a slope of -0.6+/-0.2, similar to the trend observed for optically selected TDEs. The total rate is estimated at (1.1+/-0.5)10^-5 TDEs per galaxy per year, an order of magnitude lower than inferred from optical studies. This suggests that X-ray bright events constitute a minority of TDEs, consistent with models predicting that X-rays can only be observed from directions close to the axis of a thick accretion disk formed from the stellar debris. Our TDE detection threshold can be lowered by a factor of ~2, which should allow a detection of ~700 TDEs by the end of the SRG survey.

研究动机与目标

• 识别并表征SRG/eROSITA全天巡天发现的首批潮汐瓦解事件（TDEs）。
• 研究这些TDE的X射线与光学性质，包括其光度函数与谱演化特征。
• 将X射线巡天观测到的TDE事件率与光学巡天结果进行比较，以理解选择效应的影响。
• 检验TDE辐射模型，特别是涉及厚吸积盘方位依赖遮蔽的模型。
• 评估eROSITA的探测灵敏度阈值，并预测整个巡天周期内预期的TDE总数。

提出的方法

• 在eROSITA第二次全天巡天期间（2020年6月至12月），于银纬0 < l < 180°区域识别X射线暂现源。
• 通过地面望远镜（BTA、AZT-33IK、RTT150、CMO等）进行多波段光学后续观测，确认TDE候选体。
• 分析0.3–6 keV能段的X射线光 light curves 与 spectra，以确定光度、谱型及其演化特征。
• 利用g波段及其他光学滤波器进行光谱与测光观测，评估光学活动水平与宿主星系性质。
• 使用FSPS与Prospector软件包拟合宿主星系的SED，以估算星族参数与宿主星系光度。
• 构建TDE X射线光度函数，并基于观测样本推导出每星系每年的TDE总事件率。

实验结果

研究问题

• RQ1 eROSITA在SRG全天巡天期间发现的首批TDE的X射线与光学性质是什么？
• RQ2 本研究基于X射线选源样本构建的TDE X射线光度函数，与光学巡天结果相比有何异同？
• RQ3 为何X射线巡天中观测到的TDE事件率显著低于光学巡天？这对我们理解TDE选择效应有何启示？
• RQ4 在X射线选源的TDE中是否观测到谱硬化或光学增亮事件？这些现象对吸积物理过程有何指示意义？
• RQ5 eROSITA在整个巡天周期内预计能探测到多少TDE？当前的探测灵敏度阈值与理论极限相比如何？

主要发现

• eROSITA在第二次全天巡天期间共发现13个TDE，红移最高达z = 0.581，其中一例事件在X射线波段至少持续六个多月增亮。
• X射线谱与质量在数×10³至10⁸ M⊙范围内的黑洞近临界吸积一致，部分情况可能存在超临界吸积。
• 在两个TDE中，约在发现后六个月观测到谱硬化现象，表明吸积条件正在演化。
• 四个TDE在X射线爆发期间伴随光学增亮，而其余九个保持光学暗弱，其Lg/LX < 0.3。
• TDE X射线光度函数可用幂律拟合，斜率为−0.6 ± 0.2，与光学样本相似；但总事件率为(1.1 ± 0.5) × 10⁻⁵ TDEs/星系/年，约为光学估计值的十分之一。
• 较低的X射线事件率表明X射线明亮TDE仅为少数，可能沿吸积盘轴向视线方向被观测，与方位依赖遮蔽模型一致；探测灵敏度阈值尚有约2倍的提升空间，有望使巡天结束时探测到约700个TDE。