What Can We Learn about Compton-thin AGN Tori from Their X-Ray Spectra?1

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have developed a Monte Carlo code for simulation of X-ray spectra of active galactic nuclei (AGN) based on a model of a clumpy obscuring torus. Using this code, we investigate the diagnostic power of X-ray spectroscopy of obscured AGN with respect to the physical properties and orientation of the torus, namely: the average column density, \(\langle N_{\textrm{H}}\rangle\), the line-of-sight column density, \(N_{\textrm{H}}\), the abundance of iron, \(A_{\textrm{Fe}}\), the clumpiness (i.e. the average number of gas clouds along the line of sight), \(\langle N\rangle\), and the viewing angle, \(\alpha\). In this first paper of a series, we consider the Compton-thin case, where both \(\langle N_{\textrm{H}}\rangle\) and \(N_{\textrm{H}}\) do not exceed \(10^{24}\) cm\({}^{-2}\). To enable quantitative comparison of the simulated spectra, we introduce five measurable spectral characteristics: the low-energy hardness ratio (ratio of the continuum fluxes in the 7–11 keV and 2–7 keV energy bands), the high-energy hardness ratio (ratio of the continuum fluxes in the 10–100 keV and 2–10 keV energy bands), the depth of the iron K absorption edge, the equivalent width of the Fe K\(\alpha\) line, and the fraction of the Fe K\(\alpha\) flux contained in the Compton shoulder. We demonstrate that by means of X-ray spectroscopy it is possible to tightly constrain \(\langle N_{\textrm{H}}\rangle\), \(N_{\textrm{H}}\) and \(A_{\textrm{Fe}}\) in the Compton-thin regime, while there is degeneracy between clumpiness and viewing direction.

About the authors

F. Melazzini

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: sazonov@cosmos.ru
Russia, Moscow; Russia, Dolgoprudny

S. Sazonov

Space Research Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sazonov@cosmos.ru
Russia, Moscow

References

  1. R. Antonucci, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 31, 473 (1993).
  2. J. Buchner, M. Brightman, K. Nandra, R. Nikutta, F.E. Bauer, Astron. Astrophys. 629, A16 (2019).
  3. J. Buchner, M. Brightman, M. Balokovic, K. Wada, F.E. Bauer, K. Nandra, Astron. Astrophys. 651, A58 (2021).
  4. D. Burlon, M. Ajello, J. Greiner, A. Comastri, A. Merloni, N. Gehrels, Astrophys. J. 728, 58 (2011).
  5. C.P. Dullemond and I.M. van Bemmel, Astron. Astrophys. 436, 47 (2005).
  6. U. Feldman, Phys. Scr. 46, 202 (1992).
  7. A. Feltre, E. Hatziminaoglou, J. Fritz, A. Franceschini, MNRAS 426, 120 (2012).
  8. S. Furui, Y. Fukazawa, H. Odaka, T. Kawaguchi, M. Ohno, K. Hayashi, Astrophys. J. 818, 164 (2016).
  9. I.M. George and A.C. Fabian, MNRAS 249, 352 (1991).
  10. M. Guainazzi and S. Bianchi, MNRAS 374, 1290 (2007).
  11. R.C. Hickox and D.M. Alexander, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 56, 625 (2018).
  12. J.S. Kaastra and R. Mewe, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 97, 443 (1993).
  13. Y. Liu and X. Li, Astrophys. J. 787, 52 (2014).
  14. Y. Liu and X. Li, IAU General Assembly, Meet. 29, 2249494 (2015).
  15. A. Malizia, S. Sazonov, L. Bassani, E. Pian, V. Beckmann, M. Molina, I. Mereminskiy, G. Belanger, New Astron. Rev. 90, 101545 (2020).
  16. A.G. Markowitz, M. Krumpe, R. Nikutta, MNRAS 439, 1403 (2014).
  17. A. Merloni, et al., MNRAS 437, 3550 (2014).
  18. M. Nenkova, Z. Ivezic, M. Elitzur, Astrophys. J. 570, L9 (2002).
  19. H. Netzer, Ann. Rev. Astron. Astrophys. Sov. Sci. Rev., Sect. E: Astrophys. Space Phys. Rev. 53, 365 (2015).
  20. L.A. Pozdnyakov, I.M. Sobol, R.A. Syunyaev, Sov. Sci. Rev., Sect. E: Astrophys. Space Phys. Rev. 2, 189 (1983).
  21. C. Ramos Almeida and C. Ricci, Nature Astron. 1, 679 (2017).
  22. C. Ramos Almeida, et al., Astrophys. J. 731, 92 (2011).
  23. C. Ricci, et al., Astrophys. J. 820, 5 (2016).
  24. G. Risaliti, M. Elvis, G. Fabbiano, A. Baldi, A. Zeza, Astrophys. J. 623, L93 (2005).
  25. G. Risaliti, M. Elvis, G. Fabbiano, A. Baldi, A. Zezas, M. Salvati, Astrophys. J. 659, L111 (2007).
  26. S.Y. Sazonov and M.G. Revnivtsev, Astron. Astrophys. 423, 469 (2004).
  27. S.Y. Sazonov and R.A. Sunyaev, Astrophys. J. 543, 28 (2000).
  28. S. Sazonov, M. Revnivtsev, R. Krivonos, E. Churazov, R. Sunyaev, Astron. Astrophys. 462, 57 (2007).
  29. S. Sazonov, E. Churazov, R. Krivonos, MNRAS 454, 1202 (2015).
  30. M. Stalevski, C. Ricci, Y. Ueda, P. Lira, J. Fritz, M. Baes, MNRAS 458, 2288 (2016).
  31. A.T. Steffen, A.J. Barger, L.L. Cowie, R.F. Mushotzky, Y. Yang, Astrophys. J. 596, L23 (2003).
  32. R.A. Sunyaev and E.M. Churazov, Astron. Lett. 22, 648 (1996).
  33. A. Tanimoto, Y. Ueda, H. Odaka, T. Kawaguchi, Y. Fukazawa, T. Kawamuro, Astrophys. J. 877, 95 (2019).
  34. Y. Ueda, M. Akiyama, K. Ohta, T. Miyaji, Astrophys. J. 598, 886 (2003).
  35. Y. Ueda, M. Akiyama, G. Hasinger, T. Miyaji, M.G. Watson, Astrophys. J. 786, 104 (2014).
  36. D.A. Verner and D.G. Yakovlev, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 109, 125 (1995).
  37. D.A. Verner, G.J. Ferland, K.T. Korista, D.G. Yakovlev, Astrophys. J. 465, 487 (1996).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Pleiades Publishing, Ltd.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».