[论文解读] High-energy emission from NGC 5506, the brightest hard X-ray Narrow Line Seyfert 1 galaxy

S. Soldi, V. Beckmann+3 more|arXiv (Cornell University)|May 30, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 22被引用 3

一句话总结

本研究利用 INTEGRAL、Swift 和 Suzaku 的多任务数据，分析了 NGC 5506 的高能 X 射线辐射，该星系是亮度最高的硬 X 射线窄线 Seyfert 1 星系。研究发现其谱形稳定，通量中等变化，存在硬化趋势，吸收减少，并发现康普顿化证据，等离子体温度为 60–80 keV，光学深度为 0.6–1.0，高能截止能量 E_C ≥ 40–100 keV，支持窄线 Seyfert 1 星系的硬 X 射线截止能量低于宽线 Seyfert 1 星系的观点。

ABSTRACT

We present results on the hard X-ray emission of NGC 5506, the brightest narrow line Seyfert 1 galaxy above 20 keV. All the recent observations by INTEGRAL, Swift and Suzaku have been analysed and spectral analysis during nine separated time periods has been performed. While flux variations by a factor of 2 were detected during the last 7 years, only moderate spectral variations have been observed, with the hint of a hardening of the X-ray spectrum and a decrease of the intrinsic absorption with time. Using Suzaku observations it is possible to constrain the amount of Compton reflection to R = 0.6-1.0, in agreement with previous results on the source. The signature of Comptonisation processes can also be found in the detection of a high-energy cut-off during part of the observations, at Ec = 40-100 keV. When a Comptonisation model is applied to the Suzaku data, the temperature and the optical depth of the Comptonising electron plasma are measured at kT = 60-80 keV and tau = 0.6-1.0, respectively. The properties inferred for NGC 5506 in this study agree with those based on other data sets for the same AGN, and fit the picture of NLS1 having in general lower high-energy cut-offs at hard X-rays than their broad line equivalent.

研究动机与目标

• 对 NGC 5506 的硬 X 射线辐射进行表征，该星系是亮度最高的硬 X 射线窄线 Seyfert 1 星系，基于为期 7 年的多任务观测数据。
• 利用同时的软 X 射线和硬 X 射线数据，研究源的谱变异性及时间分辨性质。
• 约束 X 射线谱中的康普顿化参数（温度、光学深度）和高能截止能量。
• 评估 NGC 5506 的谱性质与更广泛的窄线 Seyfert 1 星系群体及演化模型的一致性。
• 评估推导出的黑洞质量与 Eddington 比值对源演化状态的含义。

提出的方法

• 对九个时间分离的区间进行谱分析，使用来自 INTEGRAL（IBIS/ISGRI 和 JEM-X）、Swift（BAT 和 XRT）以及 Suzaku（XIS 和 HXD/PIN）的数据。
• 使用包含本征吸收、康普顿反射和高能截止的 pexrav 模型拟合谱，铁丰度和倾角固定。
• 对 Suzaku 数据应用 compPS 模型，以直接约束康普顿化等离子体温度（kT_e）和光学深度（τ）。
• 将准同时的软 X 射线和硬 X 射线谱分组，以提高时间分辨谱拟合的信噪比。
• 使用标准校准文件和 HEAsoft/OSA 软件包进行数据降温和谱提取。
• 在不同任务和时间区间之间比较结果，以评估谱形稳定性和变异性趋势。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 5506 的硬 X 射线谱在 7 年间如何演化？其通量和谱变异性模式为何？
• RQ2 NGC 5506 中的本征康普顿反射分数（R）是多少？其康普顿化等离子体的性质（kT_e, τ）如何？
• RQ3 X 射线谱中的高能截止能量（E_C）是多少？与其他窄线 Seyfert 1 星系相比有何差异？
• RQ4 NGC 5506 的谱参数与其它窄线 Seyfert 1 星系及宽线 Seyfert 1 星系相比有何异同？
• RQ5 谱参数和光度约束对 NGC 5506 的黑洞质量与吸积状态有何启示？

主要发现

• NGC 5506 在 7 年间通量变化约 2 倍，但谱形基本保持稳定，仅略显硬化趋势并伴随本征吸收减少。
• 本征吸收被约束在 N_H = 2.5–3.5 × 10²² cm⁻² 范围内，幂律光子指数在 Γ = 1.4 至 2.3 之间变化，平均值 ⟨Γ⟩ = 1.9 ± 0.3。
• 使用 pexrav 模型测得的康普顿反射分数 R 为 0.6–1.0，使用 compPS 模型测得的 R 为 0.9–1.4，表明反射强烈，与先前研究一致。
• compPS 模型得出的康普顿化等离子体温度为 kT_e = 64–81 keV，光学深度 τ = 0.6–1.0，暗示高能截止能量 E_C ≈ 120–160 keV。
• 在部分观测中检测到高能截止能量 E_C ≥ 40–100 keV，支持康普顿化过程的存在。
• NGC 5506 的谱性质与更广泛的窄线 Seyfert 1 星系群体一致，其高能截止能量（E_C ~ 50–60 keV）低于宽线 Seyfert 1 星系（E_C ≥ 100 keV），支持窄线 Seyfert 1 星系为年轻、高吸积系统演化模型的观点。