[论文解读] Long-term AGN variability and the case of GSN 069

R. D. Saxton, A. Read+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2011

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 13被引用 5

一句话总结

本研究利用覆盖3至19年的ROSAT与XMM-Newton数据，系统研究了1,038个AGN的长期X射线变异性，发现塞弗特II型星系表现出最高的通量波动性。GSN 069是一颗‘真实’的塞弗特II型星系（无宽线区），其亮度增加了超过300倍，且表现出软且热的X射线谱，与盘面辐射一致，表明其在高光度状态下可能存在宽线区的形成。

ABSTRACT

We report on a study of long-term flux variations in a sample of more than 1000 AGN observed with ROSAT and in the XMM-Newton slew survey. Over a period of 3-19 years, NLS1 galaxies as a class are found to be only slightly more variable than broad line Seyfert galaxies, despite the strong short term variability seen in some bright nearby NLS1s. Contrary to expectations, it is Seyfert II galaxies that exhibit the greatest flux volatility. One particular Sy II, which has brightened by a factor > 300 over 15 years, has been monitored in detail with Swift and XMM. The spectrum is extremely soft (kT \sim 60eV) consistent with pure thermal emission from an accretion disk and reminiscent of ROSAT observations of the NLS1,WPVS 007. We show that this is likely to be a "true" Sy II, without a BLR, and speculate that in its new high luminosity state we may be able to witness a BLR in formation.

研究动机与目标

• 系统分析利用ROSAT与XMM-Newton巡天数据对1,038个AGN的长期X射线通量变异性。
• 检验NLS1星系在多年时间尺度上是否比其他AGN类型更具变异性。
• 研究GSN 069这一塞弗特II型星系在15年内亮度增加超过300倍的极端变异性特征。
• 确定GSN 069的软X射线谱是否为热辐射起源，或由吸收造成，及其对宽线区形成的意义。
• 评估GSN 069中宽线区的缺失是否源于内在无外流，而非尘埃环面遮挡。

提出的方法

• 从ROSAT全天巡天（RASS）与XMM-Newton巡天（XMMSL1）中交叉识别AGN，选取在两次任务中均有观测的源。
• 使用EXSAS和基于网络的上限服务器，为任一巡天中未检测到的源计算2σ上限。
• 通过平均比值6.94±0.20将ROSAT与XMM-Newton的计数率归一化，为保证通量一致性采用7倍因子。
• 使用热盘模型（diskbb）拟合GSN 069的X射线谱，并利用幂律模型测试是否存在电离部分遮挡吸收体。
• 利用光学光谱（6dF）测量[OIII]/Hβ比值，推断宽线区是否存在。
• 基于盘面温度与光度，应用标准标度关系估算黑洞质量与吸积率。

实验结果

研究问题

• RQ1 尽管存在强烈的短期变异性，NLS1星系在长期（数年）时间尺度上是否显著比其他AGN类型更具变异性？
• RQ2 GSN 069在15年内亮度增加超过300倍，其极端长期X射线变异性由何原因引起？
• RQ3 GSN 069的极软X射线谱（kT ~60 eV）是否为热辐射起源，还是由吸收或散射造成？
• RQ4 GSN 069中宽线区的缺失是否表明其内在缺乏外流，而非尘埃环面遮挡所致？
• RQ5 基于吸积率与外流模型，GSN 069当前的高光度状态是否可能为宽线区正在形成的一个阶段？

主要发现

• 塞弗特II型星系在AGN类型中表现出最高的长期通量波动性，与基于短期变异性预期相反。
• 尽管明亮NLS1星系具有强烈的短期变异性，但在3至19年时间尺度上，NLS1星系的变异性仅略高于宽线塞弗特I型星系。
• GSN 069在15年内亮度增加超过300倍，其X射线谱表现出软热成分（kT ~60 eV），与盘主导发射一致。
• GSN 069的X射线谱最宜用热盘模型解释，而非吸收或散射，排除了Γ < 4的幂律谱。
• 光学光谱显示[OIII]/Hβ ~11，表明宽线区缺失而非吸收所致，支持GSN 069为‘真实’塞弗特II型星系。
• 黑洞质量估计范围为1.7×10⁵ M⊙（非旋转）至8.4×10⁵ M⊙（最大自旋），吸积率0.017–0.38，与宽线区形成条件一致。