Global structure of GCXE and GRXE

Presentation on theme: "Global structure of GCXE and GRXE"— Presentation transcript:

1 Global structure of GCXE and GRXE
Structure and Dynamics of the Galactic X-rays Katsuji Koyama: Kyoto University and Osaka University The Galactic Center is a Treasure Box of High Energy Physics The Nearest AGN and Star Burst Galaxy. I will report a current picture of the Galactic Center. Global structure of GCXE and GRXE Origin ? --> Star Burst Activity or AGN? AGN Activity : Kα line of neutral iron

2 Divided into many segments, fit the individual spectrum
3. Fe-Ka Lines (6.7, 6.9 keV) Distributions Diffuse or Point Sources ? Image Divided into many segments, fit the individual spectrum with a power-law + Gaussians. Fluxes (F) F6.9 : keV line F6.7 : 6.7 keV line

3 Origin of GREX is different
FeXXV Kα vs Stellar Mass (COBE, IRAS IRT) KαExcess at GCDX Origin of GREX is different from GCDX 　　　 　　　　 Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ　

4 5—8 keV Fe I (6.4 keV) Fe XXV-Ka Fe XXVI-Lya H P S XV-Ka S XVI-Lya L P
GCXE GCXE GRXE GRXE 5—8 keV Fe I (6.4 keV) Fe XXV-Ka Fe XXVI-Lya S XV-Ka S XVI-Lya H P L P

5 (Uchiyama et al. 2012 in preparation) GCXE
l, b distribution of Low & High Temperature Plasma　(LP, HP) and Neutral Iron 　　　　　　　 (Uchiyama et al in preparation) Soft (2.3-5 keV) S XV-VI Hard (5—8 keV) Fe XXV-VI Fe I (6.4 keV line) GCXE 0.5 deg l b 5 deg 50 deg GRXE 17-60 keV band (Integral) scale height ~10 deg. (Krivonos et al. 2007)  Astro-H (HXI)

6 2-kT plasma + 6.4 keV line GCXE GRXE GC GC GR GR kTH (keV) 7.4 6.6
S Ar Ca Fe S Ar Ca Fe GC GR GC GR 2-kT plasma keV line GCXE GRXE kTH (keV) kTL (keV) Ab (solar) EMH/EML Γ 2.1 EW6.4 (eV) 457 (Uchiyama et al in preparation)

7 6.7 keV vs 6.4 keV lines GCDX Divided into 2 x 16 regions Fit the spectra with power-law + Gaussians. Gamma , Fluxes (F) and Equivalent width (EW) F5-10 : keV band : F6.4 , EW6.4 : 6.4 keV line F6.7 , EW6.7 : 6.7 keV line

8 In the GC region, about 2/3 (~1/1.5) of the 5-10 keV
flux is associated with the 6.7 keV line, and the other 1/3 (~0.5/1.5) is associated with the 6.4 keV line. 10F6.4 F F6.4 F5-10

9 GRXE is different from GCDX
Same Analysis, but for the whole GC and GR regions F F6.4 Deviation is found In the low flux side (GRXE) GRXE is different from GCDX

10 Iron line difference between GC/GR and bright CVs (> 1031 erg/s)
EW6.7 GC & GR 450—550 eV (Yamauchi et al. 2009) m-CV eV (mean of ~20 CVs: Ezuka et al. 1999)) Non-m CV 250 eV (mean of 6 CVs: Rana et al. 2006) Abundances by Thermal Plasma Fit GC & GR ~1 solar m-CV ~0.4 (mean of ~20 CVs: Ezuka et al. 1999) ~0.4 (mean of 16 CVs: Yuasa et al. 2010) Non –m CVs ~0.3 (mean of 7 CVs Baskill et al. 2005)

11 Past flare of Sgr A* indicated by the 6.4keV Line
Sgr D A C E この図は，銀河中心付近の6.4keVのEWのマップです． (クリック) ひときわ強いEWを持つのは，Sgr D, B, A, C, Eです．このうちEとDはすざくの新発見です． 今やSgr A*によるＸ線反射星雲説は広く受け入れられています． このように強いEWの領域は，銀河中心以外では，まだ発見されていません． （クリック） 一方，このＸ線反射星雲以外にも，銀河中心にはほぼ一様なEWを持つ6.4keV輝線が存在していることが，すざくの観測で分かりました． （くりっく） そして，それはリッジへと広がっています． このリッジの6.4keV輝線の起源はなにでしょうか？ それがこの提案のテーマです． Nobukawa et al. 2011

12 6. Time Variable 6.4 keV line & Hard X-rays

13 Hard X-ray=Compton Scattered Component
Sgr B2 (20-60 keV) calibrator Fe K line (Inui et al. 2009) Change numbers to nearest 10? Terrier et al. 2010

14 Ponti et al. 2010 Capelli et al. 2012

15 4. Discoveries of New 6.4 keV Clouds
M Arches G G Sgr A Sgr B2 Sgr B1 M M M M M M l-distribution of the 6.4 keV lines

16 X-ray Tomography Sgr E Sgr D Sgr D Sgr E Ryu et al. 2010, PASJ,
2012, PASJ, submitted

17 Fermi Bubble & Jet Su et al.2010

18 Jet of Recombining Plasma ?
120 pc Nakashima et al. 2012, in pre. ROSAT　1.5—2.4 keV band Snowden et al. 1997 Suzaku 　0.5—2.0 keV band Nakashima et al. 2012

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20 1’ CIE: kTe= 0.66 keV kTz (3 keV) > kTe= 0.58 keV nt= 7.9×1011 s/cc
Si-Lyα　RRC kTz (3 keV) >　kTe= 0.58 keV nt= 7.9×1011 s/cc Senda et al. 2006 1’

21 ？ We need 3-D position (not only projected distance)
Light Curve of Sgr A* Past Present -10 -100 Time (yr) -1000 1040 1039 1038 1037 1036 1035 1034 1033 Sgr A* Luminosity (ergs/s) 1041 1042 -104 Sgr B, C Sgr A Activity of Sgr A*(SMBH) In the Past, at Present, and in near Future　 ？ 2013 We need 3-D position (not only projected distance) and density of the molecular cloud. 1) Suzaku method  Astro-H methods 2) EW6.4 = 850ZFe/ (1 + cos 2θ) (eV), ZFe ~ NFe (iron edge) 3) Compton shoulder of the 6.4 keV line, Eedge=6.4/( cos θ ) (keV) X線反射星雲の場合には，Ｘ線源は Sgr A*でしょう． GCよりも遥かに遠方にありますので，さらに過去のSgr A*の活動性がわかります． Clump 2からは約2000年前にさかのぼる事が可能になります． もう一つは，MCの３次元位置です． Ｘ線トモグラフィと呼ぶ私たちが開発した方法を適用します， これは銀河中心領域を上から眺めた図です． ここに観測者が居て，奥行き方向に一様に高温プラズマが存在しています． (クリック　手前分子雲) 観測者から見て分子雲が手前にあると， (クリック　うしろ隠れる) その背後にある高温プラズマからのX線は吸収され，暗くなります． (クリック　後ろの分子雲) 一方で，分子雲が後方にあると，少ししか吸収されません． (クリック　イメージ) つまり， (クリック　Sgr B2) こちらがこのような状況にあり， (クリック　Sgr C) こちらはこの状況にあるということです． これを定量的に評価することで，分子雲の奥行き位置を求めることができます． ２次元イメージと合成すれば３次元構造を解明できます． これが我々が発明した手法で，「宇宙X線トモグラフィー」と呼んでいます． 電波などの手法と違い，非常にシンプルな仮定しか使っていません． 逆に言うと，信頼性が高いものです．

22 Summary Galactic Center region is ideal laboratory for High energy Astronomy with many variety of active phenomena. These phenomena are closely related with each other, and hence these are “degenerated” The past instruments were not able to resolve the “degeneracy”. Astro-H is the first satellite to resolve the “degeneracy”.

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