[论文解读] ROSAT X-ray sources in the field of the LMC I.Total LMC gas from the background AGN spectral fits

P. Kahabka, K. S. de Boer+1 more|ArXiv.org|Mar 29, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 49被引用 6

一句话总结

本研究利用罗西卡X射线望远镜（ROSAT）在大麦哲伦云（LMC）场中对26个背景活动星系核（AGN）进行X射线谱拟合，测量由LMC气体引起的总氢柱密度，并与帕克斯（Parkes）巡天的21厘米H i柱密度进行比较。结果发现，20个源的X射线与H i柱密度一致，而两个源（RX J0536.9-6913 和 RX J0547.0-7040）表现出额外的X射线吸收，表明存在超出原子氢的冷或分子气体，其分子质量分数上限为30–140%。

ABSTRACT

We analyzed a sample of 26 background X-ray sources in a ~60 square degree field of the Large Magellanic Cloud observed with the ROSAT PSPC. The sample has been selected from previously classified and optically identified X-ray sources. In addition pointlike and spectrally hard sources with at least 100 to 200 observed counts have been used for the analysis. We performed X-ray spectral fitting and derived total hydrogen absorbing column densities due to LMC gas in the range 10^20 - 2. 10^21 cm^-2. We compared these columns with the HI columns derived from a 21-cm Parkes survey of the LMC. For 7 optically identified sources we find, within the uncertainties derived from the X-ray spectral fit, agreement for both columns. For further 19 sources we constrain the LMC columns from the X-ray spectral fit assuming that the powerlaw photon index is that of AGN type spectra. We derive for 20 sources gas columns which are within the uncertainties in agreement with the HI columns. We derive for two background sources (RX J0536.9-6913 and RX J0547.0-7040) hydrogen absorbing column densities due to LMC gas, which are in excess to the HI columns. These sources - located in regions of large (~3. 10^21 cm^-2) LMC HI column densities - could be seen through additional gas which may be warm and diffuse, cold or molecular. For 10 sources we derive upper limits for the gas columns additional to HI and constrain the molecular mass fraction to

研究动机与目标

• 利用ROSAT PSPC数据测量大麦哲伦云（LMC）场中背景X射线源视线方向的总氢吸收柱密度（N_H）。
• 将X射线推导的N_H与帕克斯（Parkes）和ATCA巡天的21厘米H i柱密度进行比较，以探测分子或弥散气体的存在。
• 通过比较X射线谱拟合与射电观测，约束高H i柱密度区域中分子氢（H₂）的贡献。
• 评估选定源中X射线吸收超过H i柱密度的显著性，可能指示存在冷或分子气体组分。
• 推导X射线吸收超过H i柱密度的10个源中分子质量分数的上限。

提出的方法

• 对罗西卡X射线望远镜（ROSAT）PSPC在约60 deg²的LMC场中26个背景X射线源进行X射线谱拟合，能量区间为0.4–1.3 keV，并进行曝光修正。
• 对7个光学识别且具有红移的源，直接进行谱拟合以推导光子指数（Γ）和N_H，假设银河系前景吸收已由21厘米数据确定。
• 对19个缺乏可靠Γ约束的源，假设固定幂律指数Γ = 2.0–2.5（典型AGN值），从X射线谱中推导N_H。
• H i柱密度来自21厘米帕克斯（Parkes）和ATCA巡天，空间分辨率分别为~15′和1′。
• 将超过H i柱密度的过量吸收解释为分子或温/弥散气体的潜在贡献，分子质量分数使用标准X因子（X = 2×10²⁰ cm⁻² (K km s⁻¹)⁻¹）估算。
• 通过比较X射线总N_H与H i N_H，推导出分子气体的上限，假设任何过量均来自H₂。

实验结果

研究问题

• RQ1 LMC视线方向的X射线推导总氢柱密度是否与射电巡天的21厘米H i柱密度一致？
• RQ2 是否存在X射线吸收超过H i柱密度的视线方向，表明存在额外的气体组分？
• RQ3 在X射线吸收超过H i柱密度的区域，分子氢质量分数的上限是多少？
• RQ4 在两个源（RX J0536.9-6913 和 RX J0547.0-7040）中，X射线吸收超过H i柱密度的过量程度有多显著，这对其气体成分意味着什么？
• RQ5 即使AGN参数不确定，背景AGN的X射线谱拟合是否能为LMC中总星际介质（ISM）柱密度提供可靠约束？

主要发现

• 在26个背景X射线源中，20个源的X射线推导总氢柱密度（N_H）在不确定度范围内与21厘米巡天的H i柱密度一致。
• 对于RX J0536.9-6913和RX J0547.0-7040，X射线谱拟合得到的N_H ≈ (0.6–2.0)×10²² cm⁻²，超过H i柱密度约3×10²¹ cm⁻²，表明存在过量吸收。
• 这两个源中的过量吸收被解释为存在超出原子氢的额外气体，可能为分子或温/弥散气体。
• 对10个源，推导出额外气体柱密度的上限，假设使用标准X因子时，分子质量分数上限为30–140%。
• 推导出的分子质量分数上限与低CO探测限一致，因为推断的CO强度（0.35 K km s⁻¹）低于NANTEN 12 CO巡天的探测阈值。
• 结果支持利用背景AGN的X射线谱拟合作为LMC中总ISM柱密度探测手段，即使AGN参数未完全约束。