[논문 리뷰] Beyond the standard model for the cosmic X-ray background

R. Gilli, G. Risaliti외 1명|arXiv (Cornell University)|1999. 04. 30.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 활성은하핵(AGN)의 유효 병합을 향상시켜 우주 X선배경(XRB) 표준 모델을 재검토한다. 이는 유형 2 AGN의 최신 광도 함수 및 국부적 열두께 분포를 반영하여 수행된다. 분석 결과, 유형 2 AGN이 유형 1보다 더 빠르게 진화하거나 고적색도에서 더 많은 딱딱한 스펙트럼을 가진 소스가 기여하지 않는 한 XRB는 일관되게 과소예측된다.

ABSTRACT

The synthesis model for the cosmic X-ray background (XRB) -based on the integrated emission of Active Galactic Nuclei (AGNs)- is complemented with new observational results. We adopt the most recent estimates of the AGN X-ray luminosity function and evolution. We adopt the column density distribution of type 2 AGNs observed in the local Universe, instead of describing it as a set of free parameters. We maintain the standard assumptions that type 2 AGNs have the same luminosity function -apart from a constant factor- and the same evolution of type 1s, and that the spectral shapes of both types are independent of redshift. We explore various parametrizations of the data, and in all cases we find that the XRB can be fitted, but the number density ratio of type 2s to type 1s must be higher than the local value, and/or the hard X-ray counts in the 2-10 keV band and the preliminary BeppoSAX counts in the 5-10 keV band are underestimated at a level of a few sigma. These results consistently suggest that type 2 AGNs could undergo a faster evolution than type 1s, or other sources with hard X-ray spectra might contribute to the XRB at intermediate or high redshifts.

연구 동기 및 목표

• 최신 관측 제약 조건을 반영해 우주 X선배경의 표준 합성 모델을 향상시키기 위해 AGN 광도 함수에 대한 최신 자료를 통합하는 것.
• 유형 2 AGN의 국부적 열두께 분포가 자유 매개변수 대신 고정 입력으로 사용될 수 있는지 테스트하는 것.
• 표준 가정—일정한 광도 함수 비율, 적색편이 독립 스펙트럼—이 새로운 데이터 하에서 유지되는지 평가하는 것.
• 기타 설명되지 않은 소스나 진화 효과를 도입하지 않고도 관측된 XRB 복사율을 재현할 수 있는지 확인하는 것.
• 2–10 keV 및 5–10 keV 대역에서 예측된 X선 카운트와 관측된 값 간의 격리가 갖는 의미를 탐색하는 것.

제안 방법

• 적색편이에 따라 변화하는 AGN X선 광도 함수 및 그 진화에 대한 최신 추정치를 사용한다.
• 유형 2 AGN의 국부적 열두께 분포를 자유 매개변수 피팅을 피하기 위해 고정 입력으로 적용한다.
• 표준 가정을 유지한다: 유형 2 AGN은 유형 1과 동일한 광도 함수(일정 요인을 제외하고)와 스펙트럼 형상을 가지며, 적색편이에 영향을 받지 않는다.
• 모든 적색편이 및 광도 함수에 대해 두 AGN 유형의 스펙트럼 합성을 수행한다.
• BeppoSAX 및 기타 임무로부터의 관측 데이터와 비교해 2–10 keV 및 5–10 keV 대역에서의 모델 예측 XRB 복사율을 분석한다.
• 다양한 가정 하에서 데이터의 여러 매개변수화를 테스트하여 결과의 강인성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재의 광도 함수 및 열두께 제약 조건을 사용해 AGN의 통합 복사로 우주 X선배경을 완전히 설명할 수 있는가?
• RQ2 예측된 카운트와 측정된 카운트 간의 격리가, 유형 1과 유형 2 AGN 간의 진화 속도 차이를 재고할 필요가 있음을 시사하는가?
• RQ3 고적색도에서 X선 스펙트럼이 딱딱한 추가적인 소스가 XRB에 기여하고 있는가?
• RQ4 유형 2 AGN의 가정된 열두께 분포가 XRB 예측에 얼마나 민감하게 작용하는가?
• RQ5 5–10 keV 대역에서의 초도 BeppoSAX 카운트가 모델 기대치에서 얼마나 벗어나 있는가?

주요 결과

• 표준 합성 모델은 특히 2–10 keV 및 5–10 keV 대역에서 XRB 복사율을 몇 개의 표준편차 정도 과소예측한다.
• XRB에 대한 좋은 맞춤을 얻기 위해 유형 2 대 유형 1 AGN의 수밀도 비율이 국부적 값보다 높아야 한다.
• 유형 2 AGN이 유형 1보다 더 빠르게 진화하지 않는 한 모델은 딱딱한 X선 카운트를 일관되게 과소평가한다.
• 다른 설명으로는 중간 또는 고적색도에서 XRB에 기여하는 추가적인 딱딱한 스펙트럼 소스가 존재할 수 있다는 점이다.
• 결과는 데이터의 여러 매개변수화 방식에 대해 강인하여 표준 모델의 체계적인 부족함을 시사한다.
• 격리는 유형 1과 유형 2 AGN 간의 동일한 진화 가정이 잘못되었을 가능성이 있거나, 국부적 열두께 분포만으로 고적색도 인구를 기술하는 데 부족할 수 있음을 시사한다.