Published August 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Universality of coronal properties in accreting black holes across mass and accretion rate

Creators

  • 1. National Institute for Astrophysics
  • 2. University of Rome Tor Vergata
  • 3. INFN Sezione di Roma I
  • 4. University of Maryland, College Park
  • 5. Goddard Space Flight Center
  • 6. Astronomical Observatory of Rome
  • 7. Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
  • 8. Stanford University
  • 9. Museu de Astronomia e Ciências Afins
  • 10. Universidade de São Paulo
  • 11. Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics

Description

Aims. Through their radio loudness, lack of thermal UV emission from the accretion disk, and power-law dominated spectra, low-luminosity active galactic nuclei (LLAGNs) display similarity with the hard state of stellar-mass black hole X-ray binaries (BHBs). In this work we perform a systematic hard X-ray spectral study of a carefully selected sample of unobscured LLAGNs using archival NuSTAR data to understand the central engine properties in the lower accretion regime. Methods. We analyzed the NuSTAR spectra of a sample of 16 LLAGNs. We modeled the continuum emission with detailed Comptonization models. Results. We find a strong anti-correlation between the optical depth and the electron temperature of the corona, previously also observed in the brighter Seyferts. This anti-correlation is present irrespective of the shape of the corona, and the slope of this anti-correlation in the log space for LLAGNs (0.68–1.06) closely matches that of the higher accretion rate Seyferts (0.55–1.11) and hard state of BHBs (∼0.87). This anti-correlation may indicate a departure from a fixed disk-corona configuration in radiative balance. Conclusions. Our result, therefore, demonstrates a possible universality in Comptonization processes of black hole X-ray sources across multiple orders of magnitude in mass and accretion rate.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الأهداف. من خلال ارتفاع صوت الراديو، ونقص انبعاث الأشعة فوق البنفسجية الحرارية من قرص التراكم، والأطياف التي يسيطر عليها قانون الطاقة، تظهر نوى المجرة النشطة منخفضة اللمعان (LLAGNs) تشابهًا مع الحالة الصلبة لثنائيات الأشعة السينية للثقب الأسود النجمي (BHBs). في هذا العمل، نقوم بإجراء دراسة طيفية منهجية للأشعة السينية الصلبة لعينة مختارة بعناية من LLAGNs غير المحجوبة باستخدام بيانات NuSTAR الأرشيفية لفهم خصائص المحرك المركزي في نظام التراكم المنخفض. الطرق. قمنا بتحليل أطياف NuSTAR لعينة من 16 LLAGNs. قمنا بنمذجة انبعاث السلسلة المستمرة بنماذج كومبتونيزاتيون مفصلة. النتائج. نجد علاقة قوية مضادة للارتباط بين العمق البصري ودرجة حرارة الإلكترون في الهالة، والتي لوحظت سابقًا أيضًا في Seyferts الأكثر إشراقًا. هذا الارتباط المضاد موجود بغض النظر عن شكل الهالة، ويتطابق ميل هذا الارتباط المضاد في مساحة السجل لـ LLAGNs (0.68–1.06) بشكل وثيق مع معدل التراكم الأعلى Seyferts (0.55–1.11) والحالة الصلبة لـ BHBs (0.87). قد يشير هذا الارتباط المضاد إلى خروج عن تكوين الهالة القرصية الثابتة في التوازن الإشعاعي. الاستنتاجات. لذلك، توضح نتيجتنا عالمية محتملة في عمليات كومبتونيزاتيون لمصادر الأشعة السينية للثقب الأسود عبر رتب متعددة من حيث الحجم في الكتلة ومعدل التراكم.

Translated Description (French)

Objectifs. Grâce à leur volume radio, au manque d'émission UV thermique du disque d'accrétion et aux spectres dominés par les lois de puissance, les noyaux galactiques actifs de faible luminosité (LLAGN) présentent une similitude avec l'état dur des binaires de rayons X des trous noirs de masse stellaire (BHBs). Dans ce travail, nous effectuons une étude spectrale systématique aux rayons X durs d'un échantillon soigneusement sélectionné de LLAGN non obscurcis à l'aide de données d'archives NuSTAR pour comprendre les propriétés centrales du moteur dans le régime d'accrétion inférieur. Méthodes. Nous avons analysé les spectres NuSTAR d'un échantillon de 16 LLAGN. Nous avons modélisé l'émission continue avec des modèles détaillés de comptonisation. Résultats. On retrouve une forte anti-corrélation entre la profondeur optique et la température électronique de la couronne, précédemment observée également dans les Seyferts plus brillants. Cette anti-corrélation est présente quelle que soit la forme de la couronne, et la pente de cette anti-corrélation dans l'espace logarithmique pour les LLAGN (0,68-1,06) correspond étroitement à celle du taux d'accrétion plus élevé des Seyferts (0,55-1,11) et de l'état dur des BHBs (∼0,87). Cette anticorrélation peut indiquer un écart par rapport à une configuration disque-couronne fixe en équilibre radiatif. Conclusions. Notre résultat démontre donc une universalité possible dans les processus de comptonisation des sources de rayons X de trous noirs sur plusieurs ordres de grandeur en masse et en taux d'accrétion.

Translated Description (Spanish)

Objetivos. A través de su sonoridad de radio, la falta de emisión térmica de UV del disco de acreción y los espectros dominados por la ley de potencia, los núcleos galácticos activos de baja luminosidad (LLAGN) muestran similitud con el estado duro de los binarios de rayos X de agujeros negros de masa estelar (BHB). En este trabajo realizamos un estudio espectral sistemático de rayos X duros de una muestra cuidadosamente seleccionada de LLAGN no oscurecidas utilizando datos archivados de NuSTAR para comprender las propiedades centrales del motor en el régimen de menor acreción. Métodos. Analizamos los espectros NuSTAR de una muestra de 16 LLAGNs. Modelamos la emisión continua con modelos de comptonización detallados. Resultados. Encontramos una fuerte anticorrelación entre la profundidad óptica y la temperatura de los electrones de la corona, previamente también observada en los Seyferts más brillantes. Esta anticorrelación está presente independientemente de la forma de la corona, y la pendiente de esta anticorrelación en el espacio logarítmico para LLAGN (0.68-1.06) coincide estrechamente con la de la mayor tasa de acreción de Seyferts (0.55–1.11) y el estado duro de los BHB (~0.87). Esta anticorrelación puede indicar una desviación de una configuración de corona de disco fija en equilibrio radiativo. Conclusiones. Nuestro resultado, por lo tanto, demuestra una posible universalidad en los procesos de comptonización de fuentes de rayos X de agujeros negros en múltiples órdenes de magnitud en masa y tasa de acreción.

Files

aa47181-23.pdf.pdf

Files (24 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
24 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عالمية الخصائص الإكليلية في تراكم الثقوب السوداء عبر الكتلة ومعدل التراكم
Translated title (French)
Universalité des propriétés coronales dans l'accrétion des trous noirs à travers la masse et le taux d'accrétion
Translated title (Spanish)
Universalidad de las propiedades coronales en la acreción de agujeros negros a través de la masa y la tasa de acreción

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4386101470
DOI
10.1051/0004-6361/202347181

Is supplement to
https://openalex.org/W612225602 (Other)
https://openalex.org/W4312091943 (Other)
https://openalex.org/W4254298610 (Other)
https://openalex.org/W3100064510 (Other)
https://openalex.org/W2073227327 (Other)
https://openalex.org/W2053510325 (Other)
https://openalex.org/W2041288383 (Other)
https://openalex.org/W2036919467 (Other)
https://openalex.org/W1926404361 (Other)
https://openalex.org/W1486158128 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1969011414
  • https://openalex.org/W1971210827
  • https://openalex.org/W1974213941
  • https://openalex.org/W1999417864
  • https://openalex.org/W2002811240
  • https://openalex.org/W2006865140
  • https://openalex.org/W2020111341
  • https://openalex.org/W2020763935
  • https://openalex.org/W2034751728
  • https://openalex.org/W2035637895
  • https://openalex.org/W2041371199
  • https://openalex.org/W2047844795
  • https://openalex.org/W2068185941
  • https://openalex.org/W2074347757
  • https://openalex.org/W2074679200
  • https://openalex.org/W2078719403
  • https://openalex.org/W2081809728
  • https://openalex.org/W2084087407
  • https://openalex.org/W2084098739
  • https://openalex.org/W2088046172
  • https://openalex.org/W2090062520
  • https://openalex.org/W2123139451
  • https://openalex.org/W2149710854
  • https://openalex.org/W2159189930
  • https://openalex.org/W2162752078
  • https://openalex.org/W2165891414
  • https://openalex.org/W2236072073
  • https://openalex.org/W2257191970
  • https://openalex.org/W2344542192
  • https://openalex.org/W2564970708
  • https://openalex.org/W2580931224
  • https://openalex.org/W2766457498
  • https://openalex.org/W2783686844
  • https://openalex.org/W2790626419
  • https://openalex.org/W2799228864
  • https://openalex.org/W2807144347
  • https://openalex.org/W2902048992
  • https://openalex.org/W2908098425
  • https://openalex.org/W2963769922
  • https://openalex.org/W2970750805
  • https://openalex.org/W2975595497
  • https://openalex.org/W2979114254
  • https://openalex.org/W3086218305
  • https://openalex.org/W3098454888
  • https://openalex.org/W3098589636
  • https://openalex.org/W3100195645
  • https://openalex.org/W3100455447
  • https://openalex.org/W3100727481
  • https://openalex.org/W3104787397
  • https://openalex.org/W3105306757
  • https://openalex.org/W3105734119
  • https://openalex.org/W3123112321
  • https://openalex.org/W3125033456
  • https://openalex.org/W3125390728
  • https://openalex.org/W3174884707
  • https://openalex.org/W4221128212
  • https://openalex.org/W4280532385
  • https://openalex.org/W4281613568
  • https://openalex.org/W4285499778
  • https://openalex.org/W4292081416
  • https://openalex.org/W4297902343
  • https://openalex.org/W4308168459
  • https://openalex.org/W4309327103
  • https://openalex.org/W4309648744
  • https://openalex.org/W4384636143