[论文解读] The Close AGN Reference Survey (CARS) - What is causing Mrk1018's return to the shadows after 30 years?

B. Husemann, T. Urrutia+12 more|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|Sep 14, 2016

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 29被引用 27

一句话总结

该论文将Mrk 1018在30年后恢复为类型1.9活动星系核的现象归因于吸积盘亮度下降，而非中间云层的遮挡。X射线和紫外数据证实2–10 keV通量下降约8倍，且热盘模型与$L \sim T^4$关系一致；新发现的蓝移Ly$\alpha$吸收体位于700 km s$^{-1}$处，可能暗示喷流或双黑洞系统，但其强度太弱，不足以引起类型变化。

ABSTRACT

We recently discovered that the active galactic nucleus (AGN) of Mrk 1018 has changed optical type again after 30 years as a type 1 AGN. Here we combine Chandra, NuStar, Swift, Hubble Space Telescope and ground-based observations to explore the cause of this change. The 2-10keV flux declines by a factor of ~8 between 2010 and 2016. We show with our X-ray observation that this is not caused by varying neutral hydrogen absorption along the line-of-sight up to the Compton-thick level. The optical-UV spectral energy distributions are well fit with a standard geometrically thin optically thick accretion disc model that seems to obey the expected $L\sim T^4$ relation. It confirms that a decline in accretion disc luminosity is the primary origin for the type change. We detect a new narrow-line absorber in Lya blue-shifted by ~700km/s with respect to the systemic velocity of the galaxy. This new Lya absorber could be evidence for the onset of an outflow or a companion black hole with associated gas that could be related to the accretion rate change. However, the low column density of the absorber means that it is not the direct cause for Mrk 1018's changing-look nature.

研究动机与目标

• 调查Mrk 1018在30年类型1状态后恢复为类型1.9活动星系核的原因。
• 确定该变化是由于可变吸收云层的遮挡，还是吸积盘的内在变化所致。
• 评估新探测到的Ly$\alpha$吸收体在驱动观测到的类型变化中所起的作用。
• 排除康普顿厚吸收作为X射线通量下降的原因。
• 通过多波段SED建模约束吸积盘的性质。

提出的方法

• 结合2016年钱德拉望远镜（Chandra）和NuSTAR的X射线观测，测量2–10 keV通量和谱形。
• 利用2010年的档案Chandra数据比较通量演化，排除视线方向吸收达到康普顿厚水平的可能性。
• 使用光学-紫外波段的谱谱能量分布（SED）拟合标准薄、光学厚吸积盘模型，以检验$L \sim T^4$关系。
• 分析哈勃空间望远镜的紫外光谱，检测并表征位于系统速度蓝端约700 km s$^{-1}$处的新Ly$\alpha$窄吸收线（NAL）。
• 通过运动学建模评估NAL的起源，考虑喷流、双黑洞或并合残骸的可能性。
• 评估热涨落和吸积流时间尺度与观测到的约6年变化时间尺度的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 Mrk 1018的近期类型变化是由于可变吸收云层的遮挡，还是吸积盘的内在变化所致？
• RQ2 在系统速度蓝端约700 km s$^{-1}$处新探测到的Ly$\alpha$窄吸收线的起源是什么？
• RQ3 2010至2016年间观测到的约8倍X射线通量下降是否真实反映了吸积率的降低？
• RQ4 观测到的SED和$L \sim T^4$关系能否由几何薄、光学厚吸积盘模型解释？
• RQ5 该NAL是否与吸积盘的变异性相关，还是与变化型行为无关？

主要发现

• 2010至2016年间，2–10 keV X射线通量下降了约8倍，排除了达到康普顿厚水平的简单遮挡事件。
• 光学-紫外SED可被标准薄、光学厚吸积盘模型良好拟合，证实吸积盘亮度下降是类型变化的主要原因。
• SED中观测到的$L \sim T^4$关系支持整体吸积率下降，而非局部波动或不均匀遮挡。
• 在系统速度蓝端约700 km s$^{-1}$处探测到一个新的窄Ly$\alpha$吸收体，该特征在20年前的数据中不存在。
• 该NAL柱密度较低，不足以引起观测到的类型变化，但可能暗示喷流或双黑洞系统。
• 亮度下降的时间尺度（约6年）与吸积盘中的热时间尺度一致，支持整体盘不稳定而非局部云层通过的解释。