[论文解读] The XMM-Newton view of PG quasars I. X-ray continuum and absorption

E. Piconcelli, E. Jiménez‐Bailón+4 more|ArXiv.org|Nov 2, 2004

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 63被引用 250

一句话总结

本研究对40个帕洛马-格林类星体进行了系统的XMM-Newton分析，发现射电宁静类星体的硬X射线幂律指数为⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.89 ± 0.11，而射电loud类星体为1.63⁺⁰.⁰²₋₀.⁰¹。在2 keV以下的软X射线超额普遍存在，但尚无统一的物理模型；同时，50%的源中存在增温吸收体，挑战了其稀少性的先前假设，表明高光度类星体与低光度赛弗特1型星系之间无显著光谱差异。

ABSTRACT

We present results of a systematic analysis of the XMM-Newton spectra of 40 quasars (QSOs) (z<1.72) from the Palomar-Green (PG) Bright Quasar Survey sample (M_B = 1.89+/-0.11 and = 1.63^(+0.02)_(-0.01) for the RQQs and RLQs, respectively. Below 2 keV, a strong, broad excess is present in most QSO spectra. This feature has been fitted with four different models assuming several physical scenarios. All tested models (blackbody, multicolor blackbody, bremsstrahlung and power law) satisfactorily fitted the majority of the spectra. However, none of them is able to provide an adequate parameterization for the soft excess emission in all QSOs, indicating the absence of an universal shape for this spectral feature. An additional cold absorption component was required only in three sources. On the other hand, as recently pointed out by Porquet et al. (2004) for a smaller sample of PG QSOs, warm absorber features are present in ~50% of the QSO spectra in contrast with their rare occurrence (~5-10%) found in previous studies. The XMM-Newton view of optically-selected bright QSOs therefore suggests that there are no significant difference in the X-ray spectral properties once compared with the low-luminosity Seyfert 1 galaxies. Properties of the Fe Kalpha emission lines are presented in a companion paper.

研究动机与目标

• 对帕洛马-格林亮类星体巡天中选出的40个光学选类星体进行系统X射线光谱特性分析。
• 研究射电loud与射电宁静类星体之间X射线辐射与吸收的差异。
• 确定高光度类星体是否表现出与低光度赛弗特1型星系不同的光谱特征。
• 评估软X射线超额的物理起源以及增温和冷吸收组分的作用。
• 探索光谱参数与黑洞质量、光度及发射线宽度等物理属性之间的相关性。

提出的方法

• 对红移≤1.72的40个PG类星体的XMM-Newton EPIC-pn和MOS数据进行光谱分析。
• 使用幂律组分对2–12 keV的硬X射线连续谱进行建模，以推导光子指数Γ₂₋₁₂ keV。
• 采用四种经验模型拟合2 keV以下的软X射线超额：黑体辐射、多色黑体、轫致辐射和幂律。
• 通过中性氢柱密度(NH)测试冷吸收，并通过电离气体组分测试增温吸收。
• 利用X射线光度(L₂₋₁₀ keV)、Hβ线全宽半高(FWHM(Hβ))和爱丁顿比(ṁ)探究其与光谱参数的相关性。
• 应用统计分析检测光谱指数、软超额强度(RS/P)与物理可观测量之间的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 射电宁静与射电loud PG类星体的平均硬X射线光谱指数是多少？二者是否存在显著差异？
• RQ2 2 keV以下观测到的软X射线超额的物理起源是什么？其光谱形状在各类星体中是否具有普遍性？
• RQ3 与使用低分辨率X射线望远镜的早期研究相比，高光度类星体中增温吸收体的普遍性如何？
• RQ4 冷吸收组分与X射线光度在多大程度上与黑洞质量或爱丁顿比相关？
• RQ5 高光度类星体与低光度赛弗特1型星系之间在X射线光谱特性上是否存在显著差异？

主要发现

• 射电宁静类星体的硬X射线连续谱可用幂律良好描述，光子指数为⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.89 ± 0.11。
• 射电loud类星体表现出更硬的X射线谱，⟨Γ₂₋₁₂ keV⟩ = 1.63⁺⁰.⁰²₋₀.⁰¹，暗示其X射线辐射机制可能存在差异。
• 在大多数类星体光谱中均存在2 keV以下的软超额，但无单一物理模型（黑体、轫致辐射、多色盘或幂律）能充分描述所有源中的超额。
• 在样本中50%的源中检测到增温吸收体，显著高于早期ASCA和BeppoSAX研究报道的5–10%，表明其在类星体中普遍存在。
• 仅有三个源需要冷吸收组分，其中一例（1411+442）在电离介质中表现出NH ≈ 10²³ cm⁻²，与活动星系核统一模型一致。
• 在0.5–10 keV波段发现射电loud参数(RL)与软超额与幂律比值(RS/P)之间存在强烈负相关，提示喷流活动与软超额发射之间可能存在物理解耦。