[論文レビュー] New X-ray Clusters in the EMSS I: Modifications to the XLF

Aaron D. Lewis, John T. Stocke+2 more|CERN Bulletin|Oct 6, 2001

Advanced X-ray Imaging Techniques被引用数 10

ひとこと要約

本研究は、マルチアパーチャー源検出アルゴリズムを用いてアインシュタインEMSS X線データを再分析し、772個の新しいX線源候補を同定した。その中には複数の高赤方偏移銀河団も含まれる。これらの新規銀河団の追加により、X線発光関数（XLF）が見直され、高発光度領域における負の進化の必要性が解消され、遠方銀河団に対してEMSSは72–83％の完全性を示している。

ABSTRACT

The complete ensemble of Einstein Imaging Proportional Counter (IPC) X-ray images has been re-processed and re-analyzed using a multi-aperture source detection algorithm. A catalog of 772 new source candidates detected within the central regions of the 1435 IPC fields comprising the Extended Medium Sensitivity Survey (EMSS) has been compiled. By comparison, 478 EMSS sources fall within the same area of sky. A randomly-selected subsample of 133 fields was first examined. We found that most of these sources are either the summation of two or more lower count rate point sources that fall within the larger detection apertures or are single point sources, while \leq 2.3% of the full catalog of sources are extrapolated to be actual distant (z > 0.14) clusters whose extended X-ray structure kept them from being detected in the EMSS despite having sufficient total flux. We then constructed other subsamples specifically selected to contain those X-ray sources most likely to be clusters. Both a database search and an optical imaging campaign have found several new distant clusters, setting a firm lower limit on the number of new clusters in the entire catalog. We estimate that the original EMSS cluster sample is 72-83% complete. We update the Henry et al. 1992 EMSS distant cluster sample with more recent information, and use the redshifts and X-ray luminosities for these new EMSS clusters to compute a revised X-ray Luminosity Function (XLF). The addition of these new high-z, high-L_X clusters to the EMSS is sufficient to remove the requirement for ``negative'' evolution at high-L_X out to z~0.5. We conclude that the EMSS has systematically missed clusters of low surface brightness.

研究の動機と目的

• 元のEMSS銀河団サンプルの完全性を評価し、特に高赤方偏移（z ≥ 0.14）および高発光度銀河団について検討する。
• 新たに同定された銀河団を用いてX線発光関数（XLF）を更新し、宇宙論的進化モデルを評価する。
• X線銀河団サーベイにおける系統的バイアス、特に低表面輝度銀河団の低検出率を調査する。

提案手法

• 1,435個のEMSS IPCフィールドをすべて再処理し、拡張的および微弱な源に感度の高いマルチアパーチャー源検出アルゴリズムを適用した。
• 133個のフィールドをランダムに選択し、新規検出と元のEMSS源を比較することで、検出の信頼性および源の重ね合わせの影響を評価した。
• 選択されたサブサンプルに対して光学画像および赤方偏移解析を実施し、銀河の過密領域を特定し、銀河団候補を確認した。
• X線放射度と光学的豊かさ（Bgc）を用いて、0.3–3.5 keVバンドにおけるX線発光度（LX）を推定し、赤方偏移および距離補正を行った。
• 更新された銀河団の赤方偏移と発光度を用いて、3つの赤方偏移ビン（0.14–0.3、0.3–0.6、0.6–1.0）における再構築XLFを作成した。
• 発光度および赤方偏移分布に基づく予想される数と比較することで、元のEMSSサンプルの完全性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 元のEMSS銀河団サンプルは、高赤方偏移および高発光度銀河団においてどの程度不完全であったか？
• RQ2 新たに同定された銀河団は、X線発光関数（XLF）の形状および進化にどのように影響を与えるか？
• RQ3 新規銀河団の追加により、z ~ 0.5における高発光度XLFで見られる負の進化の必要性が解消されるか？
• RQ4 完全なEMSS源カタログのうち、元のサーベイで見逃された低表面輝度銀河団はどの程度の割合を占めるか？
• RQ5 X線サーベイの検出効率は、銀河団の表面輝度およびX線放射度分布にどのように依存するか？

主な発見

• 遠方（z ≥ 0.14）X線銀河団に対して、EMSSは72–83％の完全性を示しており、低表面輝度系の著しい不完全性が示唆された。
• 772個の新しいX線源候補（複数の高赤方偏移銀河団を含む）の追加により、XLFが見直され、発光度が10^45 erg/sを超える領域における高発光度領域の負の進化の必要性が解消された（z ~ 0.5まで）。
• z = 0.3–0.6およびlog LX = 44.9–45.2における再構築XLFは、低赤方偏移（z < 0.3）XLFよりも1σ低い位置にあり、やや弱い進化が示唆された。
• 772源のカタログの光学的同定は未完了であるが、133フィールドで73件の新規検出が得られ、そのうち11件が確認またはおそらく銀河団とされた。
• 複数の新規高赤方偏移銀河団が、光学的過密領域および赤方偏移推定により確認された。特に、LX ≈ 10^45 erg/sの銀河団がz = 0.42–0.53およびz = 0.52–0.59に存在した。
• 本研究では、X線サーベイにおいて低表面輝度銀河団が系統的に低検出されることを特定し、他のX線銀河団サーベイにも同様のバイアスが影響している可能性を示唆した。