[论文解读] Simultaneous XMM-Newton and HST-COS observation of 1H0419-577: the absorbing and emitting ionized gas

Laura Di Gesu, E. Costantini+8 more|VTechWorks (Virginia Tech)|May 27, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 58被引用 10

一句话总结

本研究结合XMM-Newton与HST-COS对Seyfert 1.5型星系1H0419-577的同步观测，调查电离气体外流。研究识别出位于~kpc量级的低电离态暖吸收体，其与窄线区不同，且发现X射线与紫外发射线源自不同、分层的气体相——表明窄线区具有几何分层结构，其中X射线发射体位于比紫外发射体更靠近超大质量黑洞的位置。

ABSTRACT

In this paper we analyze the X-ray, UV and optical data of the Seyfert 1.5 galaxy 1H0419-577, with the aim of detecting and studying an ionized-gas outflow. The source was observed simultaneously in the X-rays with XMM and in the UV with HST-COS. Optical data were also acquired with the XMM Optical Monitor. We detected a thin, lowly ionized warm absorber (log xi ~ 0.03, log NH ~19.9 cm^-2) in the X-ray spectrum, consistent to be produced by the same outflow already detected in the UV. Provided the gas density estimated in the UV, the outflow is consistent to be located in the host galaxy, at ~ kpc scale. Narrow emission lines were detected in the X-rays, in the UV and also in the optical spectrum. A single photoionized-gas model cannot account for all the narrow lines emission, indicating that the narrow line region is probably a stratified environment, differing in density and ionization. X-ray lines are unambiguously produced in a more highly ionized gas phase than the one emitting the UV lines. The analysis suggests also that the X-ray emitter may be just a deeper portion of the same gas layer producing the UV lines. Optical lines are probably produced in another, disconnected gas system. The different ionization condition, and the ~ pc scale location suggested by the line width for the narrow lines emitters, argue against a connection between the warm absorber and the narrow line region in this source.

研究动机与目标

• 利用多波段光谱学研究活动星系核1H0419-577中电离气体的物理条件与空间分布。
• 确定X射线暖吸收体与窄线区是否在物理上相连。
• 通过线宽与电离参数约束发射气体的位置与电离结构。
• 检验单一光致电离气体模型是否能解释观测到的X射线、紫外与光学窄发射线。
• 通过估算外流的动能光度与AGN总辐射光度的比值，评估其在AGN反馈中的作用。

提出的方法

• 获取XMM-Newton RGS的X射线光谱与HST-COS的紫外光谱，以研究电离气体谱段中的吸收与发射特征。
• 采用光致电离模型解释吸收与发射气体相的电离状态、密度与柱密度。
• 应用电离参数公式 $\xi = L_{\rm ion}/(nR^2)$ 估算发射气体距中心源的距离。
• 利用发射线的FWHM与开普勒速度弥散关系 $v_{\rm FWHM} = \sqrt{4GM/(3R)}$ 估算窄线区的径向距离。
• 比较X射线与紫外发射线的线宽与电离参数，推断气体组分之间的空间与物理关系。
• 评估X射线与紫外发射体的覆盖因子与柱密度，以检验其是否具有共同起源或分层几何结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 1H0419-577中的X射线暖吸收体是否与窄线区在物理上相连？
• RQ2 X射线与紫外发射线气体的电离状态与空间位置为何？
• RQ3 单一光致电离气体模型能否解释观测到的X射线、紫外与光学窄发射线？
• RQ4 外流的动能光度是多少？其是否对AGN反馈具有显著影响？
• RQ5 X射线发射体是否为与发射紫外线的同一气体层中更深、电离度更高的部分？

主要发现

• 在X射线光谱中探测到一个低电离态暖吸收体，其 $\log\xi \approx 0.03$ 且 $\log N_{\rm H} \approx 19.9$ cm$^{-2}$，与在紫外波段观测到的单一外流气体相一致。
• 该暖吸收体位于距中心源 $R \gtrsim 4$ kpc 处，表明其为宿主星系中尺度的外流。
• 外流的动能光度小于AGN总辐射光度的 $10^{-2}$%，表明其并非主要的反馈机制。
• X射线发射线源自电离度更高的气体相（$\log\xi_{\rm X} \approx 1.44$），而紫外线则来自电离度较低的气体相（$\log\xi_{\rm UV} \approx 0.48$），表明其电离条件不同。
• X射线与紫外发射体可能属于同一分层气体层（约pc量级），其中X射线发射体更靠近超大质量黑洞（$R^{\rm em}_{\rm X} \approx 0.3-1.0$ pc），而紫外发射体位于更外侧（$R^{\rm em}_{\rm UV} \approx 1-3$ pc）。
• 光学发射线可能源自一个独立的、非相连的气体系统，其电离与动力学特性与其它气体相不同。