[論文レビュー] Luminosity-dependent evolution of soft X-ray selected AGN: New Chandra and XMM-Newton surveys

G. Hasinger, T. Miyaji+1 more|ArXiv.org|Jun 6, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 67被引用数 394

ひとこと要約

本研究では、チャンドラおよびXMM-ニュートンの調査から選ばれたソフトX線によるタイプ1AGNを分析し、多波長データを統合して、光学的識別完全性を厳密に取り扱った空間密度関数を導出する。これにより、発光度依存の進化が明らかになった：低発光度AGNはz < 1でピークに達するが、高発光度AGNはz ≈ 2でピークに達し、L_X < 10^45 erg s⁻¹の場合は高赤方偏移で空間密度が低下する。

ABSTRACT

We present new results on the cosmological evolution of unabsorbed (type-1) active galactic nuclei (AGN) selected in the soft (0.5-2 keV) X-ray band. From a variety of ROSAT, XMM-Newton and Chandra surveys we selected a total of ~1000 AGN with an unprecedented spectroscopic and photometric optical/NIR identification completeness. For the first time we are able to derive reliable space densities for low-luminosity (Seyfert-type) X-ray sources at cosmological redshifts. The evolutionary behaviour of AGN shows a strong dependence on X-ray luminosity: while the space density of high-luminosity AGN reaches a peak around z~2, similar to that of optically selected QSO, the space density of low-luminosity AGNs peaks at redshifts below z=1. This confirms previous ROSAT findings of a luminosity-dependent density evolution. Using a rigorous treatment of the optical identification completeness we are able to show that the space density of AGN with X-ray luminosities L_x &lt; 10^45 erg s^-1 declines significantly towards high redshifts.

研究の動機と目的

• 軟X線バンド（0.5–2 keV）で選ばれた吸収のない（タイプ1）AGNの宇宙論的進化を特定すること。
• これまでにない完全性で、宇宙論的赤方偏移における低発光度AGN（セイフェルト型）の空間密度を測定すること。
• AGNの進化がX線発光度に依存するかどうかを調査し、発光度依存密度進化（LDDE）を検証すること。
• 深宇宙調査における分光的および光度的識別不完全性を補正し、信頼性の高い空間密度推定値を得ること。
• X線で選ばれたAGNの進化と、光学的に選ばれたQSOの進化を比較し、波長帯域間での一貫性を評価すること。

提案手法

• ROSAT、チャンドラ、XMM-ニュートン調査のデータを統合し、放射束で5桁、立体角で6桁の範囲をカバーする。
• 分光的または光度的／NIR光学／NIR識別を備えた944個のタイプ1AGNを選別し、X線源に対して約95％の完全性を達成した。
• バッチ化された発光度関数におけるバイアスを補正するため、N_obs/N_mdl推定法を適用し、正確なバッチ中央化を保証した。
• 個々の1/V_max値を用いて、バッチバイアスのない発光度関数を導出し、不完全な赤方偏移調査からの有効な明るさ限界を組み込んだ。
• H₀ = 70h₇₀ km s⁻¹ Mpc⁻¹および(Ωₘ, Ω_Λ) = (0.3, 0.7)の宇宙論を採用し、WMAPの結果と整合した。
• 光学的識別不完全性を厳密に取り扱うために、各赤方偏移-発光度バインの期待される源数と観測された源数をモデル化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 軟X線で選ばれたタイプ1AGNの空間密度は、異なるX線発光度において赤方偏移とともにどのように変化するか？
• RQ2 AGNの空間密度ピークが発光度に応じてシフトするか？ これは発光度依存密度進化を示唆するか？
• RQ3 低発光度AGNでは高赤方偏移で空間密度が低下するか？ また、識別不完全性の影響を受けても、その低下は信頼性を持って測定可能か？
• RQ4 X線で選ばれたAGNの進化パターンは、光学的に選ばれたQSOのそれとどのように比較できるか？
• RQ5 調査の深さと光学的完全性の影響は、高赤方偏移における空間密度推定値の信頼性にどのように影響するか？

主な発見

• 高発光度AGN（log L_X ≈ 45–46 erg s⁻¹）の空間密度はz ≈ 2でピークに達し、光学的に選ばれたQSOの進化と整合的である。
• 低発光度AGN（log L_X ≈ 42–43 erg s⁻¹）の空間密度はz ≈ 0.5–0.7でピークに達し、高発光度AGNのピークよりも顕著に低い。
• L_X < 10^45 erg s⁻¹の場合は、高赤方偏移に向かって空間密度が低下するが、これは光学的識別不完全性を厳密に取り扱った結果、確認された。
• z = 0からピーク空間密度までの密度進化量は、高発光度AGNでは100倍以上であるが、低発光度AGNでは10倍未満である。
• 発光度関数の形状は赤方偏移とともに変化し、X線AGNに対しても既に光学的準星体に対して確認された発光度依存密度進化（LDDE）が確認された。
• 944個の識別済みタイプ1AGNおよび57個の識別不能源からなるサンプルは、これまでにない最も完全で均一なソフトX線AGNサンプルであり、発光度-赤方偏移平面を均一に埋めている。