[论文解读] XMM-Newton observation of the NLS1 Galaxy Ark 564: I. Spectral analysis of the time-average spectrum

I. E. Papadakis, W. Brinkmann+3 more|ArXiv.org|Oct 5, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 52被引用 27

一句话总结

本研究基于高质量的XMM-Newton X射线谱线分析，对NLS1星系Ark 564进行了研究，揭示了陡峭的幂律连续谱（Γ = 2.43）以及来自电离铁的6.7 keV处弱而窄的铁Kα发射线。软 excess最符合具有太阳丰度和相对论性模糊效应的反射模型；在0.65–0.85 keV能量区间存在一个宽而浅的通量缺失，表明存在温度适中的吸收体，其柱密度NH ≈ (2–5)×10²⁰ cm⁻²；在8.1 keV处可能存在的Fe XXVI Kα吸收线表明存在以~0.17c速度向外流动的高电离气体。

ABSTRACT

We use the data from a recent, 100 ksec XMM-Newton observation of the Narrow Line Seyfert 1 galaxy Ark 564 to obtain its time average, X-ray spectrum. The 3-11 keV spectrum is well fitted by a power-law of slope 2.43. We detect a weak (equivalent width ~80 eV) emission line at ~6.7 keV, which implies emission from ionized iron. There is no compelling evidence for significant broadening of the line.We also detect a possible Doppler shifted absorption line at 8.1 keV. At energies lower than 2 keV, the spectrum is dominated by a smooth soft excess component which can be well fitted either by a two black body components (kT~0.15 and 0.07 keV) or by a black body plus a relativistically blurred photoionized disc reflection model. We detect a broad, shallow flux deficit in the 0.65-0.85 keV band, reminiscent of the iron unresolved transition array (UTA) features. We do not detect neither a strong absorption edge around 0.7 keV nor an emission line around 1 keV. The soft excess emission is consistent with being reflected emission from a geometrically flat disc, with solar abundances, illuminated by an isotropic source. The weakness of the iron line emission can be explained by relativistic blurring. The UTA feature implies the presence of warm material with a column density of 2-5*10^{20} cm^{-2}. If the absorption line at 8.1 keV corresponds to FeXXVI Kalpha, it suggests the presence of a highly ionized absorbing material with N_H > 10^{23} cm^{-2}, outflowing at a high velocity of ~0.17c.

研究动机与目标

• 主要目标是利用高质量的XMM-Newton数据表征Ark 564的时平均X射线连续谱。
• 研究旨在识别并解释0.3–11 keV能量范围内发射与吸收特征。
• 旨在确定软过剩是源于热辐射还是盘面反射过程。
• 研究离子化或暖吸收体的存在及其物理特性。
• 评估黑体、反射和吸收边等竞争模型对软过剩的拟合效果，并解决与校准相关的模型拟合问题。

提出的方法

• 分析使用了对Ark 564进行100 ks XMM-Newton观测所获得的EPIC-PN和EPIC-MOS X射线谱。
• 通过在幂律模型中增加黑体、相对论性模糊反射和吸收特征等附加成分进行谱线拟合。
• 利用RGS数据检测并约束软X射线波段中的窄发射线和吸收线。
• 通过χ²统计量和残差分析比较模型，评估拟合优度。
• 评估校准不确定性对低能区模型残差的影响。
• 通过比较双黑体模型与反射加黑体模型（REFL+BB）来检验软过剩的物理解释，后者在物理一致性上更具优势。

实验结果

研究问题

• RQ1 Ark 564在0.3–11 keV能量范围内的时平均X射线连续谱形状如何？
• RQ2 Ark 564中的软过剩最适宜由热辐射还是盘面反射来描述？
• RQ3 该谱线是否显示出离子化或暖吸收特征的证据？其物理参数为何？
• RQ4 铁Kα发射线是否展宽或与窄线一致？这对其发射区域有何启示？
• RQ5 在0.65–0.85 keV处观测到的通量缺失是否可归因于铁的未分辨跃迁阵列（UTA）？这对其吸收体有何启示？

主要发现

• 3–11 keV能量区间的X射线谱可良好地由幂律模型拟合，其光子指数Γ = 2.43。
• 在6.7 keV处检测到一个弱而窄的铁Kα发射线，等效宽度约为80 eV，表明其来自电离铁的发射。
• 在2 keV以下的软过剩最适宜由相对论性模糊反射组分（REFL+BB）来建模，而非简单黑体，因为后者需要不切实际的高温。
• 在0.65–0.85 keV波段中识别出一个宽而浅的通量缺失，其成因被解释为Fe I–XVI的未分辨跃迁阵列（UTA），暗示暖吸收体的柱密度NH ≈ (2–5)×10²⁰ cm⁻²。
• 在PN谱中检测到一个8.1 keV处的吸收线，可能对应Fe XXVI Kα，表明存在高电离吸收体，其NH > 10²³ cm⁻²，且外流速度约为~0.17c。
• 研究未发现OVII边在0.7 keV或1 keV处存在显著发射线的证据，与早期报道相矛盾。