[論文レビュー] The XMM-Newton serendipitous survey IV. The AXIS X-ray source counts and angular clustering

F. J. Carrera, J. Ebrero+15 more|ArXiv.org|Mar 16, 2007

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、XMM-Newtonの偶然的調査データを4.8 deg²にわたり、4つのエネルギー帯域（ソフト、ハード、XID、超ハード）におけるX線源数および角度クラスタリングを測定する。最大尤度フィットと新規のロバストなクラスタリング技術を用いて、AXISのような中程度の深さの調査では、軟らかくハードなX線背景（XRB）の約85％が解明可能であり、ピーク寄与は10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹付近の源から生じ、ソフトおよびXID帯域で99–99.9％の有意性で顕著な角度クラスタリングが検出された。これは、z ≤ 1.5の宇宙論的構造を示唆する。

ABSTRACT

AXIS (An XMM-Newton International Survey) is a survey of 36 high Galactic latitude XMM-Newton observations covering 4.8 deg2 and containing 1433 serendipitous X-ray sources detected with 5-sigma significance. We have studied the X-ray source counts in four energy bands soft (0.5-2 keV), hard (2-10 keV), XID (0.5-4.5 keV) and ultra-hard (4.5-7.5 keV). We have combined this survey with shallower and deeper surveys. Our source counts results are compatible with most previous samples in the soft, XID, ultra-hard and hard bands. The fractions of the XRB resolved in the surveys used in this work are 87%, 85%, 60% and 25% in the soft, hard, XID and ultra-hard bands, respectively. Extrapolation of our source counts to zero flux are not enough to saturate the XRB intensity. Only galaxies and/or absorbed AGN may be able contribute the remaining unresolved XRB intensity. Our results are compatible, within the errors, with recent revisions of the XRB intensity in the soft and hard bands. The maximum fractional contribution to the XRB comes from fluxes within about a decade of the break in the source counts (~1e-14 cgs), reaching ~50% of the total in the soft and hard bands. Using only AXIS sources, we have studied the angular correlation in those bands using a novel robust technique. Angular clustering (widely distributed over the sky and not confined to a few deep fields) is detected at 99-99.9% significance in the soft and XID bands, with no detection in the hard and ultra-hard band (probably due to the smaller number of sources). We cannot confirm the detection of significantly stronger clustering in the hard-spectrum hard sources. Medium depth surveys such as AXIS are essential to determine the evolution of the X-ray emission in the Universe below 10 keV.

研究の動機と目的

• 10 keV未満のX線背景（XRB）を解明するため、中程度の深さのXMM-Newton調査におけるX線源数および角度クラスタリングを正確に決定すること。
• 特に、未解明の発光が顕著なハードおよび超ハード帯域において、離散的源が全XRB強度に与える寄与を評価すること。
• X線源の角度クラスタリングが、特に中程度のフラックス源において、宇宙論的大規模構造を反映しているかどうかを検証すること。
• 銀河および吸収されたAGNが、解明済み分数量を超える未解明XRB強度に与える寄与の役割を評価すること。

提案手法

• AXIS調査は、4.8 deg²をカバーする36件の高銀緯度XMM-Newton観測を用い、5-σの有意性で1,433個の偶然的X線源を検出する。
• 4つのエネルギー帯域（0.5–2 keV、2–10 keV、0.5–4.5 keV、4.5–7.5 keV）における源数は、最大尤度法を用いてlog N–log S分布をモデル化する。
• 角度クラスタリングは、角度相関関数W(θ)およびポアソンに基づく統計的検定を用いて分析され、有意性をロバストに評価する。
• 本調査は、浅いおよび深いX線調査と統合され、源数をゼロのフラックスに外挿し、未解明XRB寄与を推定する。
• 宇宙分散および源分離統計は、大規模構造の検出に用いられ、有意性はランダムサブサンプリングによりテストされる。
• 本研究は、最近のXRB強度の見直しと比較し、スペクトル形状の仮定が解明分数量の推定に与える影響を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中程度の深さのX線調査（AXISなど）によって、軟らかくハードなX線背景のどの程度が解明可能であり、過去の推定値と比べてどう異なるか？
• RQ2 AXIS調査で検出されたX線源の角度クラスタリングは、宇宙論的大規模構造を示唆するものであり、深さの強いフィールドに限定されるのか、あるいは空域全体に広がっているのか？
• RQ3 X線源がXRBに与える最大の寄与率は何か、そしてそのピークはどのフラックスレベルで生じるか？
• RQ4 未解明XRB強度は、離散的源によって説明可能か、それとも微弱な銀河や吸収されたAGNからの追加発光が必要か？
• RQ5 以前に報告されたように、ハードスペクトルのハードX線源に強いクラスタリングが見られる証拠はあるか？

主な発見

• AXIS調査では、軟らかくハードなXRBの87％および85％が解明されたが、XID帯域では60％、超ハード帯域では25％にとどまった。
• フラックスをゼロに外挿した源数の推定は、XRB強度に到達しなかったため、銀河および／または吸収されたAGNからの未解明発光が寄与していると示唆された。
• XRBへの最大の寄与率は、10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹付近の源から生じ、ソフトおよびハード帯域でそれぞれ約50％の寄与を示した。
• ロバストなポアソンに基づく手法を用いて、ソフトおよびXID帯域で99–99.9％の有意性で角度クラスタリングが検出されたが、ハードおよび超ハード帯域では源数が少なすぎて検出されなかった。
• クラスタリング信号は空域全体に広がっており、深さの強いフィールドに限定されておらず、z ≤ 1.5の源からの宇宙的起源を示唆する。
• 本研究では、以前に報告されたハードスペクトルのハードX線源における強いクラスタリングは確認できず、統計的パワーが不足している可能性が示された。