[論文レビュー] The ROSAT Deep Survey: VI. X-ray sources and Optical identifications of the Ultra Deep Survey

I. Lehmann, G. Hasinger+11 more|ArXiv.org|Mar 22, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 43被引用数 111

ひとこと要約

本論文は、ロックスフォードホールで実施されたROSAT超深宇宙サーベイ（UDS）を提示する。このサーベイは、0.5–2.0 keVバンドで1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス限界に達し、ROSAT深宇宙サーベイの4.6倍の明るさで、軟X線背景をより多く解明することを目的としている。Keck望遠鏡を用いた分光観測により、94個のX線源のうち90％が分光的に同定された。そのうち57個はタイプI AGN、13個はおそらく遮蔽されたタイプII AGN、10個は銀河団／銀河クラスタ、5個は星である。残りの3個の分光的に同定されない非常に赤い源（R−K′ > 5.0）は、赤方偏移が1.2–2.7の光度分布を示しており、高光度で遮蔽されたタイプII QSOである可能性がある。

ABSTRACT

We describe in this paper the ROSAT Ultra Deep Survey (UDS), an extension of the ROSAT Deep Survey (RDS) in the Lockman Hole. The UDS reaches a flux level of 1.2 x 10E-15 erg/cm2/s in 0.5-2.0 keV energy band, a level ~4.6 times fainter than the RDS. We present nearly complete spectroscopic identifications (90%) of the sample of 94 X-ray sources based on low-resolution Keck spectra. The majority of the sources (57) are broad emission line AGNs (type I), whereas a further 13 AGNs show only narrow emission lines or broad Balmer emission lines with a large Balmer decrement (type II AGNs) indicating significant optical absorption. The second most abundant class of objects (10) are groups and clusters of galaxies (~11%). Further we found five galactic stars and one ''normal'' emission line galaxy. Eight X-ray sources remain spectroscopically unidentified. The photometric redshift determination indicates in three out of the eight sources the presence of an obscured AGN in the range of 1.2 < z < 2.7. These objects could belong to the long-sought population of type 2 QSOs, which are predicted by the AGN synthesis models of the X-ray background. Finally, we discuss the optical and soft X-ray properties of the type I AGN, type II AGN, and groups and clusters of galaxies, and the implications to the X-ray backround.

研究の動機と目的

• 軟X線背景をより多く解明するために、ROSAT深宇宙サーベイをより明るい限界まで拡張すること。
• 光学的および分光的追跡観測を用いて、超深宇宙X線サーベイにおけるX線源の性質を同定すること。
• 特に遮蔽されたAGNに関して、より明るい限界でX線源の性質が変化するかどうかを検証すること。
• AGN統一模型が予測する高赤方偏移で遮蔽されたタイプII QSOを探索すること。

提案手法

• ロックスフォードホールにおけるX線源の検出に、ROSAT PSPCおよびHRIの観測を用い、0.5–2.0 keVバンドで1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス限界を達成した。
• Keck望遠鏡を用いた光学的画像および光度測定を行い、LRIS装置による低分解能分光観測を追跡した。
• 非常に赤い源（R−K′ > 5.0）の光度赤方偏移を、光学／近赤外域の星のスペクトルエネルギー分布（SED）を仮定して導出した。
• 分光的に同定されない源のうち遮蔽されたAGNを特定するために、スペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを適用した。
• 標準的宇宙論（H₀ = 50 km s⁻¹ Mpc⁻¹、q₀ = 0.5、Λ = 0）を仮定してX線全放射度を計算した。
• X線および光学的性質の統計的比較を用いて、源をAGN、銀河団、星、発光線を持つ銀河に分類した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超深宇宙サーベイにおけるX線源の性質は、より深いROSAT深宇宙サーベイと整合的か？
• RQ2 高光度で遮蔽されたAGN、たとえば高光度タイプII QSOのような、最も遮蔽されたAGNは、この明るさの限界で現れるか？
• RQ3 分光的に同定されない非常に赤い源の光度赤方偏移は、高赤方偏移で遮蔽されたAGNを明らかにできるか？
• RQ4 銀河団および銀河クラスタは、この明るさ限界における軟X線背景にどの程度寄与しているか？
• RQ5 最も明るさの低い限界で、AGNの全放射度関数や遮蔽率に変化の兆しがあるか？

主な発見

• 超深宇宙サーベイに含まれる94個のX線源のうち90％が分光的に同定され、そのうち57個がタイプI AGNに分類された。
• 13個の源がタイプII AGNであり、幅広いバルマー線と大きなバルマー減衰を示しており、顕著な光学的吸収が存在することが示唆された。
• 10個の源が銀河団または銀河クラスタであり、X線全放射度は41.5 < log L_X < 43.5、赤方偏移は0.20から1.26の範囲にあり、z = 1.263の距離でX線で選別された最も遠方のクラスタである。
• 5個の源は銀河系の星と特定され、1個は通常の発光線を持つ銀河である。
• 分光的に同定されず、非常に赤い3個の源（R−K′ > 5.0）は、光度赤方偏移が1.22から2.71の範囲にあり、高光度で遮蔽されたタイプII QSO（L_X ≈ 10⁴⁴ erg s⁻¹）である可能性がある。
• ROSAT深宇宙サーベイと超深宇宙サーベイとの間で源の性質に顕著な変化は観測されず、高光度遮蔽AGNの数は単純な統一模型の予測よりも低かった。