[論文レビュー] The Chandra Deep Field South/GOODS survey. Optically faint X-ray sources

V. Mainieri, P. Rosati+12 more|ArXiv.org|Feb 25, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 36被引用数 39

ひとこと要約

本研究では、チャンドラ・ディープフィールド・サウス/GOODS調査の多波長データを用いて、光学的にかすんだX線源（R ≥ 25）の光度赤方偏移とスペクトル的性質を特定した。その結果、71%が赤方偏移z_phot ≈ 1.9の初期型銀河のSEDを示すX線吸収AGNであり、X線吸収QSOは23%にとどまり、XRB合成モデルが予測する38%より著しく低いことが判明した。これは高赤方偏移の遮へいAGNの寄与に乖離があることを示唆している。

ABSTRACT

We provide important new constraints on the nature and redshift distribution of optically faint (R>25) X-ray sources in the Chandra Deep Field South Survey. We show that we can derive accurate photometric redshifts for the spectroscopically unidentified sources thus maximizing the redshift completeness for the whole X-ray sample. Our new redshift distribution for the X-ray source population is in better agreement with that predicted by X-ray background synthesis models; however, we still find an overdensity of low redshift (z<1) sources. The optically faint sources are mainly X-ray absorbed AGN, as determined from direct X-ray spectral analysis and other diagnostics. Many of these optically faint sources have high (>10) X-ray-to-optical flux ratios. We also find that ~71% of them are well fitted with the SED of an early-type galaxy with ~1.9 and the remaining 29% with irregular or starburst galaxies mainly at z_phot>3. We estimate that 23% of the optically faint sources are X-ray absorbed QSOs. The overall population of X-ray absorbed QSOs contributes a ~15% fraction of the [2-10] keV X-ray Background (XRB) whereas current XRB synthesis models predict a ~38% contribution.

研究の動機と目的

• チャンドラ・ディープフィールド・サウスにおける光学的にかすんだX線源（R ≥ 25）の性質と赤方偏移分布を制約すること。
• 多波長データを用いて、分光的に同定されていない源の光度赤方偏移を導出し、赤方偏移の完全性を向上させること。
• X線吸収QSOが[2–10] keVのX線背景に果たす寄与を評価し、合成モデルの予測と比較すること。
• X線スペクトル解析、光学/近赤外光度測定、SEDフィッティングを用いて、これらの源の物理的性質を同定すること。
• 観測されたX線源の赤方偏移分布とXRB合成モデルの予測との間にある不一致を解消すること。

提案手法

• 光学的にかすんだX線源の光度赤方偏移を特定するために、GOODS/ACS、ハッブル・アーリア・ディープフィールド（UDF）、VLT/ISAACの深紫外・可視光・赤外画像を含む深紫外多波長データを用いる。
• 光度赤方偏移推定にBPZコードを適用し、利用可能な分光的赤方偏移と照合して妥当性を検証する。
• X線スペクトル解析を実施し、固有の吸収（N_H）とハードネス比を導出し、吸収されたAGNを同定する。
• X線対光学の放射度比（X/O > 10）を、極めて吸収されたり遮へいされた源を特定する診断指標として用いる。
• 観測されたSEDを標準テンプレート（初期型銀河、不規則銀河、星形成銀河）にフィッティングし、母銀河の性質と赤方偏移を推定する。
• 観測されたX線吸収QSOの割合（L_X > 10^44 erg/s、N_H > 10^22 cm⁻²）をXRB合成モデルの予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CDF-Sにおける光学的にかすんだX線源（R ≥ 25）の真の赤方偏移分布は何か？ また、XRB合成モデルの予測と比較するとどうなるか？
• RQ2 光学的にかすんだX線源のうち、X線吸収QSOはどの程度の割合を占めているのか？ また、モデルの期待値と比較するとどうなるか？
• RQ3 X線対光学の放射度比と光学/近赤外色は、遮へいされたAGNおよびその母銀河タイプを特定するためにどのように役立つか？
• RQ4 多波長データからの光度赤方偏移が、かすんだX線源の赤方偏移完全性をどの程度向上させるか？
• RQ5 赤方偏移制限が向上したにもかかわらず、なぜ低赤方偏移（z < 1）のX線源に恒常的な過剰密度が見られるのか？

主な発見

• 光学的にかすんだX線源の76%がz > 1に位置し、光学的に明るい源の49%と比較して、XRBモデルの予測との乖離が小さくなった。
• 光学的にかすんだ源の71%が、平均光度赤方偏移z_phot ≈ 1.9の初期型銀河のSEDに最もよくフィットした。
• 29%の源が不規則銀河または星形成銀河のSEDによりよくフィットし、平均赤方偏移はz_phot ≈ 4.29であった。このうち、z > 7の候補も含まれた。
• 光学的にかすんだX線源の23%がX線吸収QSO（L_X[0.5–10 keV] > 10^44 erg/s、N_H > 10^22 cm⁻²）であり、XRB合成モデルが予測する38%より著しく低かった。
• 光学的にかすんだ源の73%がN_H > 10^22 cm⁻²であったのに対し、光学的に明るいサンプルでは55%であった。これは強く固有の吸収があることを示している。
• X/O比が10以上の源の50%がX線吸収を示し、そのうち24%がX線吸収QSOであった。これにより、遮へいされたAGNの性質が裏付けられた。