[論文レビュー] Beyond the standard model for the cosmic X-ray background

R. Gilli, G. Risaliti+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、タイプ2 AGNの最新の発光関数および局所吸収率分布を用いて、活性銀河核（AGN）の合成を精緻化することで、宇宙X線背景（XRB）の標準モデルを再考する。その結果、タイプ1と比べてタイプ2 AGNの進化がより速いか、もしくは高赤方偏移で硬スペクトルを持つ追加の源が寄与しない限り、XRBは一貫して予測不足となることが判明した。

ABSTRACT

The synthesis model for the cosmic X-ray background (XRB) -based on the integrated emission of Active Galactic Nuclei (AGNs)- is complemented with new observational results. We adopt the most recent estimates of the AGN X-ray luminosity function and evolution. We adopt the column density distribution of type 2 AGNs observed in the local Universe, instead of describing it as a set of free parameters. We maintain the standard assumptions that type 2 AGNs have the same luminosity function -apart from a constant factor- and the same evolution of type 1s, and that the spectral shapes of both types are independent of redshift. We explore various parametrizations of the data, and in all cases we find that the XRB can be fitted, but the number density ratio of type 2s to type 1s must be higher than the local value, and/or the hard X-ray counts in the 2-10 keV band and the preliminary BeppoSAX counts in the 5-10 keV band are underestimated at a level of a few sigma. These results consistently suggest that type 2 AGNs could undergo a faster evolution than type 1s, or other sources with hard X-ray spectra might contribute to the XRB at intermediate or high redshifts.

研究の動機と目的

• AGN発光関数に関する最新の観測制約を組み込むことで、宇宙X線背景の標準的合成モデルを改善すること。
• タイプ2 AGNの局所吸収率分布が自由パラメータではなく固定入力として使用可能かどうかを検証すること。
• 標準的仮定（発光関数比の一定、赤方偏移に依存しないスペクトル）が新しいデータのもとで成立するかを評価すること。
• 未認識の源や進化効果を導入せずに、観測されたXRB放射束を再現可能かどうかを検討すること。
• 2–10 keVおよび5–10 keVバンドにおける予測と観測されたX線カウントの乖離が示す意味を検討すること。

提案手法

• 赤方偏移に伴うAGN X線発光関数の最新推定値を用いる。
• タイプ2 AGNの観測局所吸収率分布を自由パラメータのフィッティングを避けて固定入力として適用する。
• 標準的仮定を維持する：タイプ2 AGNは、定数係数を除きタイプ1と同一の発光関数およびスペクトル形状を持ち、赤方偏移に依存しない。
• 両方のAGNタイプについて、赤方偏移および発光関数にわたる積分を用いてスペクトル合成を実行する。
• BeppoSAXおよび他のミッションからの観測データと比較して、モデル予測の2–10 keVおよび5–10 keVバンドにおけるXRB放射束を評価する。
• 結果の妥当性を確認するため、データの複数のパラメータ化をテストする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の発光関数および吸収率分布制約を用いて、AGNの統合放射によって宇宙X線背景を完全に説明できるか？
• RQ2 予測と測定されたX線カウントの乖離は、タイプ1と比べてタイプ2 AGNの進化率を再考する必要があることを示唆するか？
• RQ3 高赤方偏移で硬X線スペクトルを持つ未認識の源がXRBに寄与している可能性はあるか？
• RQ4 タイプ2 AGNの仮定される吸収率分布の変化に伴い、XRB予測はどの程度感度を示すか？
• RQ5 5–10 keVバンドにおける初期のBeppoSAXカウントは、モデルの予想からどの程度ずれているか？

主な発見

• 標準的合成モデルは、特に2–10 keVおよび5–10 keVバンドでXRB放射束を低く予測しており、数σのずれを示す。
• XRBに良好に適合させるには、タイプ2とタイプ1 AGNの数密度比が局所値を上回る必要がある。
• タイプ2 AGNがタイプ1よりも速く進化しない限り、モデルは硬X線カウントを一貫して低く予測する。
• 代替的説明として、中間的または高赤方偏移でXRBに寄与する追加の硬スペクトル源が存在する可能性がある。
• 複数のデータパラメータ化においても結果が一貫しており、標準モデルにおける系的な不足が示唆される。
• 乖離は、タイプ1とタイプ2 AGNの進化が同一であるという仮定が誤っている可能性、または局所吸収率分布だけでは高赤方偏移領域の集団を十分に記述できない可能性を示唆する。