[論文レビュー] The contribution of AGNs to the X-ray background

A. Comastri, Gianluca Setti+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 1994

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 50

ひとこと要約

本論文は、銀河間X線背景（XRB）を5–100 keVのエネルギー範囲で説明する統一的モデルを提案する。このモデルは、吸収されたおよび吸収されないAGNの集団と宇宙論的進化を組み合わせており、X線スペクトル特性とBoyleら（1993）のXLFを用いる。モデルはXRBスペクトルをよく再現し、AGNがROSATのソフトX線XRB（1–2 keV）の約74%を占めると予測する。これは、スペクトル形状と源数の間の従来の不一致を解消する。

ABSTRACT

We report the results of a detailed analysis of the contribution of various classes of AGNs to the extragalactic X-ray background (XRB). The model is based on the unification schemes of AGNs and on their related X-ray spectral properties in the light of recent observational results. The integrated emission from AGNs, when folded with an appropriate cosmological evolution law, can provide a good fit to the XRB over a wide energy range, from several to $\sim$ 100 keV, while it contributes only about 74\% of the ROSAT soft XRB. The model predictions have been checked against all available observational constraints from both hard and soft X-ray surveys (counts, redshift distributions and average X-ray source spectral properties).

研究の動機と目的

• 個々のAGNの急勾配なX線スペクトルと、銀河間X線背景（XRB）の平坦なスペクトルとの間の長年の不一致を解消すること。
• XRBがAGNの統合的放射によって説明可能かどうか、AGN統一モデルの枠組みで検証すること。
• ソフトおよびハードX線バンドにおける観測されたXRBスペクトル、源数、赤方偏移分布、スペクトル特性を一致させること。
• XRBに一致させるために必要なAGNの固有吸収深さ（NH）の分布を特定し、観測されたSeyfert 2/Seyfert 1銀河比を制約すること。
• AGNの宇宙論的進化と、70 keV以上でスペクトルカットオフまたはスペクトルブレークがXRBに与える影響を評価すること。

提案手法

• Seyfert 1と2銀河は、-dusty torus-の視線方向の違いに起因するというAGN統一モデルを採用する。
• AGNの数密度と輝度分布のベースラインとして、Boyleら（1993）のX線輝度関数（XLF）を用いる。
• 両方の吸収されたおよび吸収されないAGNの進化をモデル化するため、赤方偏移のカットオフをz ≈ 2.0–2.5に設定した宇宙論的進化則を適用する。
• X線スペクトル特性を組み込む：2–10 keVで平坦なパワーロー（α ≈ 0.7）、70 keV以上で指数的カットオフまたはスペクトルブレークを有する。
• スペクトルテンプレートと宇宙論的進化を畳み合わせて、AGN集団の放射を統合し、XRBをモデル化する。
• ROSATのソフトX線源数、赤方偏移分布、平均源スペクトルと比較して、モデルの整合性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 5–100 keVのXRBスペクトルは、統一モデル下でのAGNの統合的放射によって説明可能か？
• RQ2 観測されたXRBと源数を再現するため、AGNに必要な固有吸収深さ（NH）の分布は何か？
• RQ3 赤方偏移カットオフがz ≈ 2–2.5に設定されたAGNの宇宙論的進化は、XRBへの適合にどのように影響するか？
• RQ4 ソフトX線とハードX線で選別された2つの異なるAGN集団（異なるスペクトル的または進化的性質を有する）の必要があるか？
• RQ5 モデルは、ROSAT 1–2 keV XRBにおけるAGNの観測された74%寄与をどの程度正確に予測できるか？

主な発見

• モデルは5–100 keVのエネルギー範囲でXRBスペクトルを高い精度で再現し、ハードX線ピークとソフトX線源数の両方をよく適合する。
• AGNはROSATのソフトX線背景（1–2 keV）の約74%を占め、観測的制約と整合的である。
• XRBと源数データに一致させるために、固有吸収深さがNH = 10^21 – 10^25 cm⁻²の範囲にある高吸収AGN集団が必要である。
• 導出されたSeyfert 2/Seyfert 1銀河比（2.4–3.7）は、観測値（例：Huchra & Burg, 1992による2.3 ± 0.7）と整合的であり、統一モデルを支持する。
• 2つの異なるAGN集団を必要としない。ハードX線で選別されたAGNは、ソフトX線で選別されたものと同じ進化的性質を持つと予想される。
• AGNスペクトルが70 keV以上で指数的カットオフまたはスペクトルブレークを示す限り、モデルは安定である。これはXRBピークを適合させるために不可欠である。