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Chandra Detection of Three X-Ray Bright Quasars at z > 5
The Astrophysical Journal ( IF 4.9 ) Pub Date : 2021-01-18 , DOI: 10.3847/1538-4357/abc750
Jiang-Tao Li 1 , Feige Wang 2 , Jinyi Yang 2 , Yuchen Zhang 1 , Yuming Fu 3 , Fuyan Bian 4 , Joel N. Bregman 1 , Xiaohui Fan 2 , Qiong Li 1, 5, 6 , Xue-Bing Wu 3, 5 , Xiaodi Yu 7
Affiliation  

We report Chandra detection of three UV bright radio quiet quasars at $z\gtrsim5$. We have collected a sufficient number of photons to extract an X-ray spectrum of each quasar to measure their basic X-ray properties, such as the X-ray flux, power law photon index ($\Gamma$), and optical-to-X-ray spectral slope ($\alpha_{\rm OX}$). J074749+115352 at $z=5.26$ is the X-ray brightest radio-quiet quasar at $z>5$. It may have a short timescale variation (on a timescale of $\sim3800\rm~s$ in the observer's frame, or $\sim600\rm~s$ in the rest frame) which is however largely embedded in the statistical noise. We extract phase folded spectra of this quasar. There are two distinguishable states: a "high soft" state with an average X-ray flux $\sim2.7$ times of the "low hard" state, and a significantly steeper X-ray spectral slope ($\Gamma=2.40_{-0.32}^{+0.33}$ vs $1.78_{-0.24}^{+0.25}$). We also compare the three quasars detected in this paper to other quasar samples. We find that J074749+115352, with a SMBH mass of $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$ and an Eddington ratio of $\lambda_{\rm Edd}\approx2.3$, is extraordinarily X-ray bright. It has an average $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ and a 2-10 keV bolometric correction factor of $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5.8$, both significantly depart from some well defined scaling relations. We compare $\Gamma$ of the three quasars to other samples at different redshifts, and do not find any significant redshift evolution based on the limited sample of $z>5$ quasars with reliable measurements of the X-ray spectral properties.

中文翻译:

在 z > 5 处对三个 X 射线明亮类星体的钱德拉探测

我们报告了在 $z\gtrsim5$ 处对三个紫外明亮射电安静类星体的钱德拉探测。我们已经收集了足够数量的光子来提取每个类星体的 X 射线光谱,以测量它们的基本 X 射线特性,例如 X 射线通量、幂律光子指数 ($\Gamma$) 和光学到-X 射线光谱斜率 ($\alpha_{\rm OX}$)。J074749+115352 在 $z=5.26$ 是 $z>5$ 的 X 射线最亮射电静音类星体。它可能有一个很短的时间尺度变化(在观察者坐标系中的时间尺度为 $\sim3800\rm~s$,或在其余坐标系中为 $\sim600\rm~s$),但是它很大程度上嵌入在统计噪声中。我们提取了这个类星体的相位折叠光谱。有两种可区分的状态:“高软”状态,其平均 X 射线通量是“低硬”状态的 $\sim2.7$ 倍,和明显更陡峭的 X 射线光谱斜率($\Gamma=2.40_{-0.32}^{+0.33}$ vs $1.78_{-0.24}^{+0.25}$)。我们还将本文中检测到的三个类星体与其他类星体样本进行了比较。我们发现 J074749+115352,其 SMBH 质量为 $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$,爱丁顿比率为 $\lambda_{\rm Edd}\approx2。 3$,X 光异常明亮。它具有平均 $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5 的 2-10 keV 热辐射校正因子。 8$,两者都明显偏离了一些明确定义的缩放关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。78_{-0.24}^{+0.25}$)。我们还将本文中检测到的三个类星体与其他类星体样本进行了比较。我们发现 J074749+115352,其 SMBH 质量为 $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$,爱丁顿比率为 $\lambda_{\rm Edd}\approx2。 3$,X光异常明亮。它具有平均 $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5 的 2-10 keV 热辐射校正因子。 8$,两者都明显偏离了一些明确定义的缩放关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。78_{-0.24}^{+0.25}$)。我们还将本文中检测到的三个类星体与其他类星体样本进行了比较。我们发现 J074749+115352,其 SMBH 质量为 $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$,爱丁顿比率为 $\lambda_{\rm Edd}\approx2。 3$,X光异常明亮。它具有平均 $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5 的 2-10 keV 热辐射校正因子。 8$,两者都明显偏离了一些明确定义的缩放关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。我们发现 J074749+115352,其 SMBH 质量为 $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$,爱丁顿比率为 $\lambda_{\rm Edd}\approx2。 3$,X光异常明亮。它具有平均 $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5 的 2-10 keV 热辐射校正因子。 8$,两者都明显偏离了一些明确定义的缩放关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。我们发现 J074749+115352,其 SMBH 质量为 $M_{\rm SMBH}\approx1.8\times10^9\rm~M_\odot$,爱丁顿比率为 $\lambda_{\rm Edd}\approx2。 3$,X光异常明亮。它具有平均 $\alpha_{\rm OX}=-1.46\pm0.02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5 的 2-10 keV 热辐射校正因子。 8$,两者都明显偏离了一些明确定义的缩放关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5.8$ 的 2-10 keV 热辐射校正因子,都明显偏离了一些明确定义的比例关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。02$ 和 $L_{\rm bol}/L_{\rm2-10keV}=42.4\pm5.8$ 的 2-10 keV 热辐射校正因子,都明显偏离了一些明确定义的比例关系。我们将三个类星体的 $\Gamma$ 与不同红移的其他样本进行了比较,并且基于 $z>5$ 类星体的有限样本以及 X 射线光谱特性的可靠测量,没有发现任何显着的红移演化。
更新日期:2021-01-18
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