[論文レビュー] The ROSAT Deep Survey I. X-ray sources in the Lockman Field

G. Hasinger, R. Burg+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、ロサット・ディープサーベイのロックマンフィールドにおけるX線源カタログの初の完全なリストを提示し、PSPCおよびHRIデータを用いて5.5 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹以上のフラックスを持つ50個の源を検出している。この研究では、0.5–2 keVのX線背景の70–80％を解明するlog(N)–log(S)関数を導出し、深さの増すX線サーベイにおける混同の限界を示し、新たな微弱X線源集団の存在を主張する説に疑問を呈している。

ABSTRACT

The ROSAT Deep Survey in the Lockman Hole is the most sensitive X-ray survey performed to date, encompassing an exposure time of 207 ksec with the PSPC and a total of 1.32 Msec with the HRI aboard ROSAT. Here we present the complete catalogue of 50 X-ray sources with PSPC fluxes (0.5--2 keV) above $ 5.5 imes 10^{-15} erg cm^{-2} s^{-1}$. The optical identifications are discussed in an accompanying paper (Schmidt et al., 1997). We also derive a new log(N)--log(S) function reaching a source density of $970 \pm 150 deg^{-2}$ at a limiting flux of $10^{-15} erg cm^{-2} s^{-1}$. At this level 70-80% of the 0.5--2 keV X-ray background is resolved into discrete sources. Utilizing extensive simulations of artificial PSPC and HRI fields we discuss in detail the effects of source confusion and incompleteness both on source counts and on optical identifications. Based on these simulations we set conservative limits on flux and on off-axis angles, which guarantee a high reliability of the catalogue. We also present simulations of shallower fields and show that surveys, which are based on PSPC exposures longer than 50 ksec, become severely confusion limited typically a factor of 2 above their $4σ$ detection threshold. This has consequences for recent claims of a possible new source population emerging at the faintest X-ray fluxes. Keywords: surveys -- cosmology: diffuse radiations -- X-rays: galaxies

研究の動機と目的

• ロサットのPSPCおよびHRIデータを用いて、ロックマンフィールドにおけるX線源の完全で信頼性の高いカタログ作成を目的とする。
• フラックス限界10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹まで、X線源のlog(N)–log(S)関数を決定することを目的とする。
• 深さの増すX線サーベイにおける源の混同および不完全性が、源数および光学的同定に与える影響を評価することを目的とする。
• 源検出および同定の高信頼性を保証するための、保守的なフラックスおよびオフアシス角の限界を設定することを目的とする。
• 深さの増すサーベイに基づく、新たな微弱X線源集団の主張の信頼性を評価することを目的とする。

提案手法

• PSPCおよびHRIを用いた深さの増すX線サーベイを実施し、合計露出時間はそれぞれ207 ksecおよび1.32 Msecであった。
• 0.5–2 keVバンドにおいて、5.5 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹以上のフラックスを持つ源を検出するため、4σの検出閾値を適用した。
• 人工のPSPCおよびHRIフィールドを多数シミュレートし、源の混同および不完全性の影響をモデル化した。
• シミュレーションを用いて、誤検出および誤同定を最小限に抑える保守的なフラックスおよびオフアシス角の閾値を導出した。
• 浅いフィールドをシミュレートし、混同が主な制限要因となるフラックスレベルが、通常4σ検出閾値の約2倍の位置に達することを特定した。
• 検出された源数からlog(N)–log(S)関数を導出し、観測されたX線背景と比較することで、源の解明度を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ロサットPSPCおよびHRIで検出されたロックマンフィールドにおけるX線源の完全なカタログは何か？ そのフラックスおよび位置は？
• RQ2 検出された源集団は、0.5–2 keVのX線背景をどの程度解明しているか？
• RQ3 深さの増すX線サーベイにおける源の混同および不完全性は、源数および光学的同定にどのように影響を及ぼすか？
• RQ4 どのフラックスレベルで混同効果が深さの増すX線サーベイにおいて支配的になると予想され、これは新たな源集団の主張にどのように影響を及ぼすか？
• RQ5 高信頼性な源検出および同定を保証するための保守的なフラックスおよびオフアシス角の閾値は何か？

主な発見

• PSPCフラックスが5.5 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹以上のX線源を50個検出し、完全で信頼性の高いカタログが得られた。
• フラックス限界10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹におけるlog(N)–log(S)関数の源密度は970 ± 150 deg⁻²に達した。
• このフラックス限界において、0.5–2 keVのX線背景の70–80％が離散的源に分解された。
• シミュレーションの結果、PSPC露出時間が50 ksecを超えるサーベイでは、4σ検出閾値の約2倍の位置で混同が主な制限要因になると予想された。
• 本研究は、高信頼性を保証する保守的なフラックスおよびオフアシス角の限界を設定した。
• 結果として、最近の新たな微弱X線源集団の主張は疑問視され、最も微弱なフラックスにおける見かけの過剰は混同効果によって説明可能であると考えられた。