[論文レビュー] The XMM-Newton bright serendipitous survey. Identification and optical spectral properties

A. Caccianiga, P. Severgnini+13 more|ArXiv.org|Oct 4, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用数 27

ひとこと要約

本論文は、XMM-Newton Bright Serendipitous Survey (XBS) の 348 個の X線源について、包括的な光学分光分類を実施し、識別完全度 87% を達成した。4000Å の断片と [OIII]λ5007 の等価幅を用いた分類フローチャートを確立し、タイプ1とタイプ2 AGN を区別した。タイプ2 AGN は硬X線バンドで優勢であり、4.5–7.5 keV では 32%、0.5–4.5 keV では 7% であった。光学的遮蔽の臨界閾値として A_V ≈ 2 mag が特定された。

ABSTRACT

AIMS: We present the optical classification and redshift of 348 X-ray selected sources from the XMM-Newton Bright Serendipitous Survey (XBS) which contains a total of 400 objects (identification level = 87%). About 240 are new identifications. In particular, we discuss in detail the classification criteria adopted for the Active Galactic Nuclei population. METHODS: By means of systematic spectroscopic campaigns and through the literature search we have collected an optical spectrum for the large majority of the sources in the XBS survey and applied a well-defined classification ``flow-chart''. RESULTS: We find that the AGN represent the most numerous population at the flux limit of the XBS survey (~10^-13 erg cm^-2 s^-1) constituting 80% of the XBS sources selected in the 0.5-4.5 keV energy band and 95% of the ``hard'' (4.5-7.5 keV) selected objects. Galactic sources populate significantly the 0.5-4.5 keV sample (17%) and only marginally (3%) the 4.5-7.5 keV sample. The remaining sources in both samples are clusters/groups of galaxies and normal galaxies (i.e. probably not powered by an AGN). Furthermore, the percentage of type2 AGN (i.e. optically absorbed AGNs with A_V>2mag) dramatically increases going from the 0.5-4.5 keV sample (f=N_AGN2/N_AGN=7%) to the 4.5-7.5 keV sample (f=32%). We finally propose two simple diagnostic plots that can be easily used to obtain the spectral classification for relatively low redshift AGNs even if the quality of the spectrum is not good.

研究の動機と目的

• XMM-Newton Bright Serendipitous Survey (XBS) の X線源に対して、高精度な光学分光分類と赤方偏移の決定を実施すること。XBS は 10⁻¹³ erg cm⁻² s⁻¹ に近い放射度をターゲットとしている。
• 特に遮蔽された（タイプ2）AGN の分類に課題を抱える低品質またはホスト銀河による汚染を受けるスペクトルに対処すること。
• X線吸収と相関する定量的で頑健な光学分類基準を定義し、スペクトル品質が限定的であってもタイプ2 AGN を信頼性高く同定できるようにすること。
• ソフトおよびハードX線バンドにおけるAGNタイプ、通常の銀河、銀河団、星像の相対的割合を定量化すること。
• 将来的な調査およびフォローアップ研究を支援するため、低S/Nスペクトルに適用可能な簡潔で実用的な診断ツールを提供すること。

提案手法

• Telescopio Nazionale Galileo (TNG) および ESO の望遠鏡を用いた系統的な分光キャンペーンを実施し、文献データを補完した。
• 特に [OIII]λ5007 の等価幅と 4000Å の断片の強度に着目した、標準化された分類フローチャートを適用した。
• 光学診断を用いてタイプ1（吸収なし）とタイプ2（吸収あり）AGN を区別するための閾値 A_V ≈ 2 mag（N_H ≈ 4 × 10²¹ cm⁻² に相当）を定義した。
• 2つの診断図を提案した：(1) 一般のAGN分類のための 4000Å の断片 vs. [OIII]λ5007 等価幅；(2) 幅広い Hα を示す見過ごされがちなAGNを同定するための Hα vs. [OIII]λ5007 等価幅。
• X線スペクトル測定（特に N_H 値）と照合することで、光学的遮蔽基準とX線由来の吸収深さを一致させた。
• ソースのクロス識別と赤方偏移の確認のため、Simbad および NED データベースを用い、全サンプルで 87% の高い完全度を達成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.5–4.5 keV および 4.5–7.5 keV バンドにおける、10⁻¹³ erg cm⁻² s⁻¹ に近い放射度のX線源において、支配的であるのはどの種の天体か？
• RQ2 ソフトX線とハードX線で選別されたサンプル間で、光学的に遮蔽されたタイプ2 AGN の割合はどのように変化するか？
• RQ3 ホスト銀河支配のスペクトルであっても、低SN比スペクトルにおいても、信頼性のある光学的AGN分類が可能か？
• RQ4 高品質なスペクトルを必要としない条件下で、タイプ1とタイプ2 AGN を効果的に区別する光学的診断図は何か？
• RQ5 光学分類フローチャートにおいて、タイプ1とタイプ2 AGN を信頼性高く分離するための光学的減光量（A_V）の閾値は何か？

主な発見

• 0.5–4.5 keV バンドでは 80%、4.5–7.5 keV バンドでは 95% が AGN であり、XBS調査の放射度限界において AGN が支配的クラスであることが判明した。
• タイプ2 AGN の割合は、0.5–4.5 keV サンプルでは 7% から、4.5–7.5 keV サンプルでは 32% に急増し、ハードX線バンドでは遮蔽されたAGNが強く選別されていることが示された。
• A_V ≈ 2 mag（N_H ≈ 4 × 10²¹ cm⁻² に相当）という光学分類の閾値が、X線スペクトル測定による検証を経て、タイプ1とタイプ2 AGN を的確に分離できることを確認した。
• ホスト銀河支配のスペクトルを示す 35 個の源のうち、33 個がX線データによりAGNと確認され、A_V = 2 mag の閾値と整合的であった。
• 4000Å の断片と [OIII]λ5007 等価幅を用いた診断図は、ホスト銀河が光学スペクトルを支配しない限り、タイプ1とタイプ2 AGN を信頼性高く区別できる。
• Hα と [OIII]λ5007 等価幅の図は、低SN比スペクトルにおいても幅広いHαを示す見過ごされがちなAGNを同定でき、遮蔽されたAGNの同定を強化する。