[論文レビュー] XMM-Newton observation of the Lockman Hole II. Spectral analysis

V. Mainieri, J. Bergeron+6 more|CaltechAUTHORS (California Institute of Technology)|Jul 8, 2002

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用数 137

ひとこと要約

本研究では、ロックマンホール領域の98個のXMM-ニュートン源を対象に、深さのあるX線スペクトル解析を実施し、内在的吸収とスペクトル指数に注目した。平均スペクトル指数⟨Γ⟩ ≈ 2は吸収に依存せず、やや明るくない源のスペクトルが硬くなる原因は主に内在的吸収に起因しており、遮蔽されたAGNの顕著な集団が同定された。特に、L_X > 10^44 erg s⁻¹ かつ log(N_H) > 22 cm⁻² を満たす18個のX線選択 ERO と6個のタイプ2 QSO候補が特定され、1平方度あたり約69個の密度を示した。

ABSTRACT

We present the results of the X-ray spectral analysis of the first deep X-ray survey with the XMM-Newton observatory during Performance Verification. We restrict the analysis to the sample of 98 sources with more than 70 net counts (flux limit in the [0.5-7] keV band of 1.6 10^{-15} erg cm^{-2} s^{-1}) of which 61 have redshift identification. We find no correlation between the spectral index Gamma and the intrinsic absorption column density N_H and, for both the Type-1 and Type-2 AGN populations, we obtain ~2. The progressive hardening of the mean X-ray source spectrum with decreasing flux is essentially due to an increase in intrinsic absorption. The marked separation between the two AGN populations in several diagnostics diagrams, involving X-ray colour, X-ray flux, optical/near IR colour and optical brightness, is also a consequence of different absorption column densities and enables the classification of optically faint obscured AGN. About 27% of the subsample with R-K' colour are EROs (R-K>5) and most of these 18 X-ray selected EROs contain anobscured AGN as revealed by their high X-ray-to-optical/near IR flux ratios. There are six sources in our sample with L_X[0.5-10]>10^44 erg s^{-1} and log(N_H)>10^22 cm^{-2}: which are likely Type-2 QSOs and we thus derive a density of ~69 objects of this class per square degree.

研究の動機と目的

• ロックマンホール領域のやや明るいX線源の物理的性質をX線スペクトル解析を用いて理解すること。
• フラックスが減少するに従ってスペクトルが硬くなる現象が、内在的吸収に起因するのか、それとも本質的に平坦なスペクトルに起因するのかを特定すること。
• 特にR−K′色とX線対光学/近赤外フレックス比を用いたX線および光学/近赤外診断法を用いて、遮蔽されたAGNを分類すること。
• 高輝度・高吸収のAGN、特に潜在的タイプ2 QSOを特定・特徴づけること。
• 遮蔽されたAGNと遮蔽されていないAGNにおいて、宿主銀河の寄与が観測された色に与える影響を評価すること。

提案手法

• 98個のXMM-ニュートンEPIC-pn源を、[0.5–7] keVバンドで70カウント以上のネットカウントを持つものに対してスペクトルフィッティングを実施。
• X線エネルギースペクトル分布のモデリングを用いてスペクトル指数(Γ)と内在的吸収の吸収量(N_H)を測定。
• 源の集団を分離するために、ハーデネス比とX線色-色図を用いる。
• 光学および近赤外データとのクロス識別を行い、R−K′色と光学マグニチュードを導出。
• X線と光学/近赤外フレックスの比較により、高いf_X/f_R比を示す源を遮蔽されたAGNとして同定。
• 赤方偏移情報と進化トレースを用いて、観測された色に与えるAGNと宿主銀河の寄与を区別。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 やや明るい源における観測されたX線スペクトルの硬化は、増加する内在的吸収に起因するのか、それとも本質的に平坦なスペクトルに起因するのか？
• RQ2 AGN集団において、X線スペクトル特性と光学・近赤外色（特にR−K′）の相関関係は何か？
• RQ3 X線選択 ERO（R−K′ ≥ 5）は、X線および光度測定特性に基づいて、遮蔽されたAGNとして信頼性高く同定可能か？
• RQ4 深さのあるXMM-ニュートン調査において、高吸収・高輝度タイプ2 QSO（L_X > 10^44 erg s⁻¹、log(N_H) > 22 cm⁻²）の密度は何か？
• RQ5 宿主銀河の光とK補正が、X線源の観測されたR−K′色にどの程度影響を及えるか？

主な発見

• 平均スペクトル指数⟨Γ⟩ ≈ 2は内在的吸収に依存せず、やや明るい源のスペクトル硬化が本質的に平坦なスペクトルに起因するものではないことを示している。
• フラックスが減少するに従って平均X線スペクトルが硬くなる現象は、主に内在的吸収の増加に起因しており、パワー・ロウの傾きの変化によるものではない。
• R−K′色選択サンプルの約27%がERO（R−K′ ≥ 5）であり、そのうちの18個のX線選択 ERO は、高いX線対光学/近赤外フレックス比を示す遮蔽されたAGNである。
• L_X[0.5–10] > 10^44 erg s⁻¹ かつ log(N_H) > 22 cm⁻² を満たす6個の源が、おそらくタイプ2 QSOと同定され、1.6×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹ のフラックス限界において、1平方度あたり約69個の密度を示した。
• 光学的に暗い未同定源（R > 24 が約80%）および赤いR−K′色（≥4 が約90%）は、主に吸収されており、log(f_X[2–10]/f_R) > 1 であるため、おそらくタイプ2 AGNである。
• 光学スペクトロスコピーの追跡観測により、新たに検出されたやや明るいXMM源の多くがz < 1 にあり、遮蔽されたAGNであることが確認された。また、X線が明るく光学的に通常の銀河である2例の源についても、強いX線吸収が観測された。