[논문 리뷰] Broad band energy distribution of ROSAT detected quasars II: Radio-quiet objects

Wei Yuan, W. Brinkmann외 2명|ArXiv.org|1998. 05. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 ROSAT 전체천구 및 정점 관측에서 탐지된 846개의 전파-침묵적 활성은하핵에 대한 광역 에너지 분포 분석을 제시하며, 전파-강한 활성은하핵과 비교해 전파-침묵적 활성은하핵에서 연한 X선 스펙트럼이 더 기울어져 있음을 확인한다. 이 스펙트럼은 z ≈ 2까지 평탄해지며, z > 2.5에서는 상당한 X선 스펙트럼 진화가 없음을 보이며, 고적색편이에서 X선과 자외선 빛의 밝기 간에 밀도 높은 상관관계가 존재하고 과잉 투과 손실은 거의 없음을 발견한다.

ABSTRACT

A database of radio-quiet quasars detected with ROSAT is presented containing 846 quasars seen in the All-Sky Survey and/or in pointed PSPC observations. About 70% of the objects have been detected in X-rays for the first time. We present the soft X-ray fluxes and spectra, if available. Using an optically selected subsample compiled from this database, we study the broad band properties of radio-quiet quasars with high statistical significance. We confirm that radio-quiet quasars have in general steeper soft X-ray spectra than radio-loud. The spectral differences persist to high redshifts. A spectral flattening with increasing redshift is confirmed up to redshift around 2, beyond which the spectral slopes seem to be independent of redshift. The spectral slopes of the ROSAT radio-quiet quasars at z>2.5 are consistent with those found for nearby quasars in the medium energy band (2-10keV), implying that the X-ray spectral evolution is not important. We show that there is, in a statistical sense, little or no excess absorption for most of the radio-quiet objects at z>2. The existence of a correlation between the X-ray luminosity and the luminosity at 2500A is confirmed. Individual objects show a large scatter from this correlation. The X-ray loudness alpha_ox appears to be independent of z, but the analyses indicate a slight increase of alpha_ox with optical luminosity. However, this behavior is likely not caused by physical properties inherent to the quasars but is the result of the intrinsic dispersion. Finally, we find a small fraction of objects which appear to be relatively `X-ray quiet' compared to the bulk of the other quasars.

연구 동기 및 목표

• ROSAT 전체천구 및 정점 관측을 이용한 전파-침묵적 활성은하핵의 광역 에너지 분포 특성 분석.
• 넓은 적색편이 범위에서 전파-침묵적 활성은하핵의 연한 X선 스펙트럼 특성 조사.
• 적색편이 및 옵티컬 빛의 밝기와의 관계에서 X선 스펙트럼 기울기와 빛의 밝기 상관관계의 진화 분석.
• 고적색편이 전파-침묵적 활성은하핵에서 과잉 투과 손실 존재 여부 평가.
• 적색편이 및 옵티컬 빛의 밝기와의 관계에서 X선 뚜렷함 지수(α_ox)의 의존성 규명.

제안 방법

• ROSAT 전체천구 조사 및 정점 PSPC 관측에서 탐지된 846개의 전파-침묵적 활성은하핵 데이터베이스 구축. 이 중 약 70%는 X선에서 최초로 탐지됨.
• 광학적으로 선택된 서브샘플을 활용해 광역 특성에 대한 고신뢰도 통계 분석 수행.
• 연한 X선 데이터(0.1–2.4 keV)의 스펙트럼 피팅을 통해 광자 지수 유도 및 스펙트럼 딱딱함 평가.
• X선 플럭스와 2500 Å에서의 자외선 빛의 밝기 간의 교차상관관계 분석을 통해 X선 뚜렷함 지수 α_ox 연구.
• 통계 모델링을 활용한 적색편이에 따른 스펙트럼 기울기 및 빛의 밝기 상관관계 분석.
• 스펙트럼 피팅 및 기대되는 내재적 투과 손실 모델과의 비교를 통한 과잉 투과 손실 평가.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주 시간에 걸쳐 전파-침묵적 활성은하핵은 전파-강한 활성은하핵보다 더 기울어진 연한 X선 스펙트럼을 보이는가?
• RQ2 특히 z ≈ 2를 초과할 경우 적색편이에 따라 연한 X선 스펙트럼 기울기는 어떻게 변화하는가?
• RQ3 고적색편이 전파-침묵적 활성은하핵(z > 2)에서 상당한 과잉 투과 손실이 존재하는가?
• RQ4 X선 빛의 밝기와 2500 Å 자외선 빛의 밝기 간 상관관계는 적색편이에 따라 일관되게 유지되는가?
• RQ5 X선 뚜렷함 지수 α_ox는 적색편이나 옵티컬 빛의 밝기에 따라 영향을 받는가?

주요 결과

• 전파-침묵적 활성은하핵은 전파-강한 활성은하핵보다 유의미하게 더 기울어진 연한 X선 스펙트럼을 보이며, 이 차이는 고적색편이까지 유지된다.
• 적색편이가 증가함에 따라 스펙트럼 기울기는 z ≈ 2까지 평탄해지며, 이후 안정화되어 추가적인 진화가 없음을 보인다.
• z > 2.5에서는 2–10 keV 밴드에서 근처 활성은하핵과 유사한 X선 스펙트럼 기울기를 보이며, 상당한 X선 스펙트럼 진화가 없음을 시사한다.
• 통계 분석 결과, z > 2에서 전파-침묵적 활성은하핵에 과잉 투과 손실이 거의 없음을 확인하였으며, 일부 이전 연구의 제안과는 반대된다.
• X선 빛의 밝기와 2500 Å 자외선 빛의 밝기 간에 밀도 높은 상관관계가 확인되었지만, 개별 천체에서는 큰 산란이 관찰된다.
• X선 뚜렷함 지수 α_ox는 적색편이에 따라 유의미한 의존성이 없으나, 옵티컬 빛의 밝기 증가와 함께 약간 증가하는 경향을 보이며, 이는 물리적 인과관계보다는 내재적 산란 때문일 가능성이 높다.