Variability studies of the iron line emission in AGN
Authors: Επιτροπάκης Αναστάσιος 
Published: September 2021

Η φυσική και η γεωμετρία της εσωτερικής περιοχής των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων (ΕΓΠ) παραπέμενουν ακόμα εν πολλοίς άγνωστες. Σύμφωνα με τη σημερινά αποδεκτή εικόνα, η εσωτερική περιοχή αποτελείται από μία υπέρμαζη μελανή οπή (ΜΟ) που περιβάλλεται από έναν δίσκο προσαύξησης. Ο μόνος τρόπος να ερευνηθεί έμμεσα η περιοχή αυτή είναι μελετώντας την έντονα μεταβλητή εκπομπή ακτίνων-Χ των ΕΓΠ. Η εκπομπή αυτή πιστεύεται πως αποτελείται από μία συνιστώσα ακινοβολίας “συνεχούς” που ακολουθεί νόμο δύναμης και προέρχεται από μία κύρια πηγή ακτίνων-Χ, συν “μεταποιημένη” ακτινοβολία συνεχούς από το δίσκο προσαύξησης. Το σενάριο αυτό προβλέπει ότι η μεταποιημένη ακτινοβολία του δίσκου πρέπει να αντιδρά στην εγγενώς μεταβλητή ακτινοβολία συνεχούς, αλλά με μία καθυστέρηση (γνωστή ως “αντήχηση ακτίνων-Χ”). Η αναζήτηση συσχετισμών και χρονικών καθυστερήσεων μεταξύ καμπυλών φωτός σε διαφορετικές ενεργειακές ζώνες έχει φανερώσει στοιχεία που υποστηρίζουν την υπόθεση της αντήχησης ακτίνων-Χ, αν και τα αποτελέσματα παραμένουν περισσότερο ποιοτικά. Αυτό οφείλεται στην άγνοιά μας όσον αφορά τις ιδιότητες των διαθέσιμων στατιστικών εργαλείων, δηλαδή του “φάσματος χρονο-καθυστέρησης” και της “συνάρτησης εγγενούς συνοχής”.Στο έργο μου ανέπτυξα, για πρώτη φορά, συνταγές για τον υπολογισμό του φάσματος χρονο-καθυστέρησης και της συνάρτησης εγγενούς συνοχής στην πράξη με αξιοπιστία και ακρίβεια. Στη συνέχεια εφάρμοσα αυτές τις συνταγές για να εκτιμήσω τις χρονο-καθυστερήσεις και την εγγενή συνοχή μεταξύ καμπυλών φωτός ακτίνων-Χ σε διαφορετικές ενεργειακές ζώνες, για ένα δείγμα δέκα ΕΓΠ που είναι λαμπρές και έντονα μεταβητές πηγές ακτίνων-Χ. Για το σκοπό αυτό κατέβασα και ανέλυσα όλα τα διαθέσιμα αρχειοθετημένα δεδομένα του δορυφόρου XMM-Newton για αυτές τις πηγές. Τα αποτελέσματα της μελέτης μου σχετικά με τις χρονο-καθυστερήσεις και την εγγενή συνοχή του δείγματός μου συνοψίζονται ως εξής: (α) Οι χρονο-καυτστερήσεις “σιδήρου vs. συνεχούς” (δηλαδή 5-7 vs. 2-4 keV), των οποίων η ερμηνεία ως φαινόμενο αντήχησης είναι ευρύτερα αποδεκτή, εξηγούνται από την παρουσία μίας “σημειακής” πηγής ακτίνων-Χ σε απόσταση μερικών βαρυτικών ακτίνων πάνω από τη ΜΟ. Εντούτοις, οι δυνατές τιμές άλλων σημαντικών παραμέτρων όπως η μάζα και η ιδιοπεριστροφή της ΜΟ, ή η γωνία κλίσης του συστήματος, δεν μπορούν να περιοριστούν σημαντικά. (β) Σε χαμηλές συχνότητες, οι χρονο-καθυστερήσεις “συνεχούς” έχουν μία παγκόσμια εξάρτηση από την ενέργεια και τη συχνότητα και εξαρτώνται περίπου από την τετραγωνική ρίζα του ρυθμού προσαύξησης κατά Eddington. (γ) Η εγγενής συνοχή έχει παγκόσμια εξάρτηση από την ενέργεα και τη συχνότητα, αν και η εξάρτηση αυτή δεν σχετίζεται με ξεκάθαρο τρόπο ούτε με την μάζα της ΜΟ, αλλά ούτε και με το ρυθμό προσαύξησης κατά Eddington.Το αποτέλεσμα (α) δεν μπορεί να βελτιωθεί με σημερινά δεδομένα. Είναι επίσης απίθανο να βελτιωθεί στο μέλλον, καθώς κάτι τέτοιο θα απαιτούσε μία σημαντική βελτίωση της ποιότητας των δεδομένων (π.χ. πολλές περισσότερες παρατηρήσεις από τον XMM-Newton). Τα (β) και (γ) συμφωνούν σε αδρές γραμμές με δημοφιλή μοντέλα μεταβλητότητας ακτίνων-Χ σε ΕΓΠ, αν και είναι απαραίτητο να συγκριθούν ακριβείς θεωρητικές προβλέψεις με τα αποτελέσματά μου ώστε να περιοριστούν τα μοντέλα.