[論文レビュー] The XMM-Newton wide-field survey in the COSMOS field. The point-like X-ray source catalogue

N. Cappelluti, M. Brusa+25 more|ArXiv.org|Jan 15, 2009

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 48被引用数 169

ひとこと要約

本論文は、COSMOS領域におけるXMM-Newton広角X線サーベイを提示し、2.13 deg²の領域で~1.7 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹の限界フレックスを有する0.5–2 keVバンドで1,887個の点状X線源を高均一性で検出するカタログを提供している。研究では正確なlogN-logS関係およびX線色-色図を導出し、約20%のAGN様源が高X線輝度にもかかわらず光学的核活動の兆候を示さないことを確認した。これは、隠れたまたはコンプトン厚いAGNの存在を示唆している。

ABSTRACT

The COSMOS survey is a multiwavelength survey aimed to study the evolution of galaxies, AGN and the large scale structure. The XMM-COSMOS is a deep X-ray survey over the full 2 deg2 of the COSMOS area. It consists of 55 XMM-Newton pointings for a total exposure of ~1.5 Ms with an average vignetting corrected depth of 40 ks across the field of view and a sky coverage of 2.13 deg2. We present the catalogue of point-like X-ray sources detected with the EPIC CCD cameras, the logN-logS relations and the X-ray colour-colour diagrams. The analysis was performed in the 0.5-2 keV, 2-10 keV and 5-10 keV energy bands. The completeness of the catalogue as well as logN-logS have been calibrated using Monte Carlo simulations. The catalogs contains a total of 1887 unique sources detected in at least one band. The survey, that shows unprecedented homogeneity, has a flux limit of ~1.7x10-15 erg cm-2 s-1, ~9.3x10-15 erg cm-2 s-1 and ~1.3x10-14 erg cm-2 s-1 over 90% of the area (1.92 deg2) in the 0.5-2 keV, 2-10 keV and 5-10 keV energy band, respectively. Thanks to the rather homogeneous exposure over a large area, the derived logN-logS relations are very well determined over the flux range sampled by XMM-COSMOS. These relations have been compared with XRB synthesis models, which reproduce the observations with an agreement of ~10% in the 5-10 keV and 2-10 keV band, while in the 0.5-2 keV band the agreement is of the order of ~20%. The hard X-ray colors confirmed that the majority of the extragalactic sources, in a bright subsample, are actually Type I or Type II AGN. About 20% of the sources have X-ray luminosity typical of AGN (L_X >1042 erg/s) although they do not show any clear signature of nuclear activity in the optical spectrum.

研究の動機と目的

• XMM-NewtonサーベイによるCOSMOS領域における包括的で均一なX線点源カタログの作成を目的とし、2.13 deg²の領域を深さのある露出でカバーする。
• モンテカルロシミュレーションを用いて校正することで、統計的精度を高めたlogN-logS関係および源密度マップの決定。
• 色-色図および硬さ比を用いて、銀河間源のX線特性を特徴づけ、AGNタイプおよび遮蔽された集団を同定する。
• 高X線輝度（L_X > 10⁴² erg/s）を示すが、光学的核活動の兆候がないAGNの割合を調査する。
• 複数のエネルギー帯域にわたり、X線背景（XRB）集団合成モデルとのサーベイの一貫性を検証する。

提案手法

• サーベイは、合計で~1.5 Msにわたる55回のXMM-Newtonポイントイングを用い、ビンニング補正後の領域平均露出は~40 ksに達した。
• ラスタースキャンサーベイに最適化された最大尤度法を用いて源検出を行い、検出閾値はdet_ml > 10とした。
• モンテカルロシミュレーションを用いて、0.5–2 keV、2–10 keV、5–10 keVエネルギー帯域において、源の完全性、フレックス限界、logN-logS関係の校正を実施した。
• X線硬さ比（HR1、HR2）および色-色図を構築し、特にコンプトン厚い候補を含む源スペクトルタイプの分類を実施した。
• 光学スペクトロスコピーおよび多波長データを用いて源のクロス識別とAGNタイプの分類を実施し、特に明るいサブサンプルで重点的に分析した。
• 結果は、XRB集団合成モデル（Gilli et al. 2007; Treister & Urry 2006）と比較され、エネルギー帯域にわたるモデルの一貫性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 COSMOS領域における0.5–10 keV範囲のX線源数の分布（logN-logS）は、どのように変化するか？
• RQ2 現在のX線背景（XRB）集団合成モデルは、異なるエネルギー帯域での観測源数をどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 X線輝度がL_X > 10⁴² erg/sのX線明るい源のうち、光学的AGN活動の兆候がない割合はどの程度か？
• RQ4 どのX線色-色パターンが、コンプトン厚いまたは重度に吸収されたAGNの存在を示唆するか？
• RQ5 本サーベイの均一な露出は、源密度測定における宇宙定数の影響をどの程度軽減するか？

主な発見

• XMM-COSMOSサーベイは、det_ml > 10を満たす1,887個の固有のX線点状源を検出した。それぞれ0.5–2 keV（1,621源）、2–10 keV（1,111源）、5–10 keV（251源）に分布している。
• サーベイは、領域の90%以上をカバーする1.92 deg²で、0.5–2 keVバンドで~1.7 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹、2–10 keVバンドで~9.3 × 10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹、5–10 keVバンドで~1.3 × 10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹のフレックス限界に達した。
• 導出されたlogN-logS関係は、2–10 keVおよび5–10 keVバンドでXRBモデルと~10%以内で良好に一致したが、0.5–2 keVバンドでは~20%のずれを示した。
• 光学スペクトロスコピーを有する明るいサブサンプルでは、65%がType I AGN、約15%がType II AGNと分類され、残りは星形成銀河または発光線銀河であった。
• X線輝度がAGNに典型的なL_X > 10⁴² erg/sの源の約20%が、核活動の光学的兆候を示さず、これは隠れたまたはコンプトン厚いAGNの存在を示唆している。
• 2つの源（ID #2608および#131）は、それぞれ3%および1%の漏れ光を伴うコンプトン厚いAGNと一致するX線色を示し、XRBモデルの予測と整合的であった。