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Institut für Astronomie und Astrophysik

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Dissertation Frank Krull


Soft X-ray excess in Aktiven Galaxienkernen

Summary.
Im Energieband 2-20 keV folgen die Röntgenspektren der meisten Aktiven Galaxienkerne (Active Galactic Nuclei - AGN) gut dem Verlauf eines einfachen Potenzgesetzes mit dem als kanonisch angesehenen Spektralindex von ~0.7. In vielen Fällen steigt der Photonenfluß unterhalb 2 keV jedoch deutlich gegenüber dem extrapolierten Verlauf des Potenzgesetzes für das Energieband 2-20 keV an. Dieser Anstieg wird als soft X-ray excess bezeichnet. Als Ursache werden in der Literatur derzeit verschiedene zusätzliche Emissionskomponenten und der warme Absorber diskutiert. Die gewichtete Kombination beider Ursachen scheint geeignet, sowohl den soft X-ray excess als auch andere Erscheinungen in den gemessenen Spektren zu erklären

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, der Frage nachzugehen, inwieweit die ROSAT/PSPC-Spektren von Quasaren und Seyfert-1-Galaxien Aussagen über Häufigkeit und Ursache des soft X-ray excess erlauben. Um eine Antwort zu finden, wurden aus einem Sample mit 68 Quellen, von denen erstens im ROSAT-Datenarchiv pointierte PSPC-Beobachtungen öffentlich zugänglich sind und für die zweitens im Katalog von Malaguti et al. (1994) Angaben zu Messungen mit HEAO2/MPC, EXOSAT/ME oder Ginga/LAC verzeichnet sind, 58 für einen Vergleich der Spektralindizes in den Energiebändern 0.1-2.4 keV und 2-20 keV und eine spektrale Analyse der ROSAT/PSPC-Spektren ausgewählt.

Aus dem Vergleich der Spektralindizes geht eindeutig hervor, daß der soft X-ray excess eine gängige Erscheinung im Röntgenspektrum von AGN ist. Der nach Maccacaro et al. (1988) berechnete Mittelwert für die Spektralindizes aller 58 Quellen ist im Energieband 0.1-2.4 keV mit ~1.25 +/- 0.07 signifikant größer als im Energieband 2-20 keV, der bei 0.74 +/- 0.05 liegt. Der Mittelwert für die Differenzen zwischen den Spektralindizes beträgt ~0.5 +/- 0.09. Außerdem ist bei über einem Drittel der Quellen der Spektralindex im Energieband 0.1-2.4 keV mit einer Signifikanz von mehr als 3 sigma größer als im Energieband 2-20 keV.

Da die Spektralindizes in den Energiebändern 0.1-2.4 keV und 2-20 keV nicht anhand zeitgleicher Messungen ermittelt wurden, ist der Schluß, daß ein soft X-ray excess vorliegt strenggenommen nicht zulässig. Wirklich verbindliche Aussagen lassen sich daher nur treffen, wenn das den soft X-ray excess kennzeichnende Aufsteilen des spektralen Verlaufs innerhalb der ROSAT/PSPC-Spektren direkt zu beobachten ist. Das ist bei elf Quellen der Fall, deren gemessene Spektren besser mit dem Fit eines doppelten Potenzgesetzes übereinstimmen als mit dem Fit eines einfachen Potenzgesetzes. Ihre Spektren zeichnen sich dadurch aus, daß die Residuen der Fits mit einem einfachen Potenzgesetz deutliche Anzeichen für einen konkaven Knick aufweisen.

Für neun der elf Quellen ist es möglich, die Ursache des soft X-ray excess näher einzugrenzen, indem die Spektralindizes für die weiche und harte Komponente des doppelten Potenzgesetzes mit dem Spektralindex für das Energieband 2-20 keV verglichen werden. In vier Fällen legt der Vergleich den Schluß nahe, daß es sich bei der harten Komponente um die Fortsetzung des einfachen Potenzgesetzes im Energieband 2-20 keV handelt und bei der weichen Komponente um eine zusätzliche Emissionskomponente. In fünf Fällen legt der Vergleich dagegen den Schluß nahe, daß es sich bei der harten Komponente um den blauen Flügel und bei der weichen Komponente um den roten Flügel der Sauerstoffkante eines warmen Absorber handelt.

Betrachtet man die gemessenen Ereignisse in den ROSAT/PSPC-Spektren der elf Quellen, fällt auf, daß neun von ihnen zu den zehn Quellen im Sample gehören, die die höchste Statistik der Meßdaten aufweisen. Zusammen mit dem Befund, daß bei neun der elf Quellen entweder eine zusätzliche Emissionskomponente oder der warme Absorber als Ursache für den soft X-ray excess dominieren, legt dies die Vermutung nahe, daß der soft X-ray excess in den ROSAT/PSPC-Spektren nur unter diesen günstigen Voraussetzungen nachzuweisen ist. Das gibt wiederum Anlaß zu der Annahme, daß der soft X-ray excess unter Umständen eine weitaus gängigere Erscheinung ist, als der Vergleich der Spektralindizes in den Energiebändern 0.1-2.4 keV und 2-20 keV vermuten läßt.
 

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Last modified 08 Aug 2011
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