[論文レビュー] The XMM-Newton survey of the ELAIS-S1 field. I: Number counts, angular correlation function and X-ray spectral properties

Simonetta Puccetti, F. Fiore+17 more|ArXiv.org|Jul 6, 2006

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 52被引用数 49

ひとこと要約

本論文は、ELAIS-S1領域におけるXMM-Newtonサーベイを提示し、478個の検出源のX線数密度、角度相関関数、およびスペクトル的性質を分析している。軟X線（S）帯と硬X線（H）帯の両方で顕著なクラスタリングが確認され、相関長はS帯で12.8–9.8 h⁻¹ Mpc、H帯で17.9–13.4 h⁻¹ Mpcであり、特にz ≈ 0.4付近で強い大スケール構造相関を示しており、領域全体にわたり複雑で拡張したクラスタリングパターンが存在することが示唆されている。

ABSTRACT

We have surveyed with XMM-Newton the central ~0.6 deg2 region of the ELAIS-S1 field down to flux limits of ~5.5X10-16 cgs (0.5-2 keV, S band), ~2X10-15 cgs (2-10 keV, H band), and ~4X10-15 cgs (5-10 keV, HH band). We detect a total of 478 sources, 395 and 205 of which detected in the S and H bands respectively. We identified 7 clearly extended sources and estimated their redshift through X-ray spectral fits with thermal models. In four cases the redshift is consistent with z=0.4. We have computed the angular correlation function of the sources in the S and H bands, finding best fit correlation angles theta_0=5.2+/-3.8 arcsec and theta_0=12.8+/-7.8 arcsec respectively. A rough estimate of the present-day correlation length r_0 can be obtained inverting the Limber equation and assuming an appropriate redshift distribution dN/dz. The results range between 12.8 and 9.8 h-1 Mpc in the S band and between 17.9 and 13.4 h-1 Mpc in the H band, with 30-40% statistical errors, assuming either smooth redshift distributions or redshift distributions with spikes accounting for the presence of a structure at z=0.4. The relative density of the S band sources is higher near the clusters and groups at z~0.4 and extends toward East and toward South/West. This suggests that the structure is complex, with a size comparable to the full XMM-Newton field. Conversely, the highest relative source densities of the H band sources are located in the central-west region of the field.

研究の動機と目的

• X線数密度およびAGNと銀河の角度クラスタリングを通じて、宇宙構造の進化を調査すること。
• XMM-Newtonの深宇宙サーベイデータを用いて、ELAIS-S1領域におけるX線源のクラスタリング特性を調査すること。
• 光学的・赤外・電波で選別された源と比較することで、X線で選別されたAGNのクラスタリングを理解し、環境依存性を解明すること。
• フラックス制限付きX線サーベイを用いて、遮蔽されたAGNが大スケール構造形成に果たす役割を評価すること。
• X線源が高密度ピークまたは高赤方偏移宇宙における巨大なダークマター・ハローをトレースするかどうかを特定すること。

提案手法

• ELAIS-S1領域の約0.6 deg²をカバーするXMM-Newtonの深宇宙サーベイを実施し、フラックス限界はそれぞれ0.5–2 keVで~5.5×10⁻¹⁶ erg cm⁻² s⁻¹、2–10 keVで~2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹、5–10 keVで~4×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹であった。
• 478個のX線源（うち7個は拡張源）を特定し、熱モデルを用いたX線スペクトルフィッティングにより赤方偏移を推定した。
• S帯およびH帯の角度相関関数（ACF）を計算し、相関角θ₀ = 5.2±3.8 arcsec（S帯）およびθ₀ = 12.8±7.8 arcsec（H帯）のフィットを実施した。
• 赤方偏移分布（z≈0.4付近にスパイクを含む滑らかまたは不連続な分布）を用いてリムパー方程式を逆算し、現在の相関長r₀（h⁻¹ Mpc単位）を推定した。
• 完全および不完全なスペクトロスコピック赤方偏移サンプル（S帯87個、H帯49個）を用いてr₀の推定値を精緻化し、赤方偏移の進化を評価した。
• 既知のz≈0.4構造との相対的な空間的源密度マップを作成し、空間的クラスタリングパターンおよび大スケール構造の整列性を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ELAIS-S1領域におけるX線源の角度クラスタリング強度は何か？ また、軟X線帯と硬X線帯でどのように変化するか？
• RQ2 X線で選別されたAGNの固有相関長r₀は何か？ また、赤方偏移分布の仮定にどのように依存するか？
• RQ3 X線源密度は、既知の大スケール構造（z≈0.4）と空間的に相関しているか？ もしそうなら、どのように分布しているか？
• RQ4 光学的・赤外・電波で選別された銀河やQSOと比較して、X線で選別されたAGNのクラスタリング特性はどのように異なるか？
• RQ5 X線サーベイは他の波長帯と同様の大スケール構造をトレースするのか？ そして、AGNフィードバックおよび宇宙構造形成にどのような示唆をもたらすか？

主な発見

• 角度相関関数のフィットにより、軟X線帯（0.5–2 keV）でθ₀ = 5.2±3.8 arcsec、硬X線帯（2–10 keV）でθ₀ = 12.8±7.8 arcsecの最良適合相関角が得られた。
• 推定された現在の相関長r₀は、S帯で12.8～9.8 h⁻¹ Mpc、H帯で17.9～13.4 h⁻¹ Mpcであり、統計誤差は30–40%であった。
• スペクトロスコピック赤方偏移を用いた推定では、S帯でr₀ = 9.8⁺².⁷₋₄.₃ h⁻¹ Mpc、H帯でr₀ = 13.4⁺³.²₋₄.₆ h⁻¹ Mpcであり、光学で選別されたAGNよりも高いクラスタリングを示していることが確認された。
• S帯の源密度はz≈0.4構造の周辺で上昇しており、東方および西南方向へ拡張しており、XMM-Newtonサーベイ領域全体にわたり複雑で大スケールの構造が存在することを示している。
• H帯の源密度ピークは西南部および中央西側にあり、一方のピークはS帯の密度ピークと一致しており、もう一方はz≈0.4の拡張源とは関連しない。
• 相関長は、類似赤方偏移における極端に赤いオブジェクト（r₀≈12±3 h⁻¹ Mpc）および明るい電波源（r₀≈14±3 h⁻¹ Mpc）と同等であり、同様の大スケール環境相関を示していると考えられる。