[논문 리뷰] Luminosity-dependent evolution of soft X-ray selected AGN: New Chandra and XMM-Newton surveys

G. Hasinger, T. Miyaji외 1명|ArXiv.org|2005. 06. 06.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 67인용 수 394

한 줄 요약

이 연구는 천체망원경 및 XMM-뉴턴 설문 조사에서 소프트 X선으로 선택된 유형-1 AGN를 분석하며, 다중 파장 데이터를 통합하여 광학 식별 완전성에 대한 철저한 처리를 통해 공간 밀도 함수를 유도한다. 이는 빛의 세기 의존성 있는 진화를 드러내는데, 저광도 AGN는 z < 1에서 최고에 이르며, 고광도 AGN는 z ≈ 2에서 최고에 이르며, L_X < 10^45 erg s⁻¹인 경우 고적색편이에서 공간 밀도가 감소한다.

ABSTRACT

We present new results on the cosmological evolution of unabsorbed (type-1) active galactic nuclei (AGN) selected in the soft (0.5-2 keV) X-ray band. From a variety of ROSAT, XMM-Newton and Chandra surveys we selected a total of ~1000 AGN with an unprecedented spectroscopic and photometric optical/NIR identification completeness. For the first time we are able to derive reliable space densities for low-luminosity (Seyfert-type) X-ray sources at cosmological redshifts. The evolutionary behaviour of AGN shows a strong dependence on X-ray luminosity: while the space density of high-luminosity AGN reaches a peak around z~2, similar to that of optically selected QSO, the space density of low-luminosity AGNs peaks at redshifts below z=1. This confirms previous ROSAT findings of a luminosity-dependent density evolution. Using a rigorous treatment of the optical identification completeness we are able to show that the space density of AGN with X-ray luminosities L_x &lt; 10^45 erg s^-1 declines significantly towards high redshifts.

연구 동기 및 목표

• 부분적으로 흡수되지 않은 (유형-1) AGN가 소프트 X선 대역(0.5–2 keV)에서 선택된 경우의 천체론적 진화를 규명하는 것.
• 우주론적 적색편이에서 저광도 AGN(Seyfert형)의 공간 밀도를 이전에 없었던 완전성으로 측정하는 것.
• AGN 진화가 X선 광도에 따라 달라지는지 조사하여 빛의 세기 의존성 밀도 진화(LDDE)를 검증하는 것.
• 깊은 설문 조사에서 스펙트로스코픽 및 광도 식별의 불완전성을 보정하여 신뢰할 수 있는 공간 밀도 추정치를 확보하는 것.
• X선으로 선택된 AGN의 진화와 광학적으로 선택된 QSO의 진화를 비교하여 파장 간 일관성을 평가하는 것.

제안 방법

• ROSAT, 천체망원경, XMM-뉴턴 설문 조사의 통합 데이터로, 흐름 범위가 5개 온도, 고체 역도가 6개 온도에 이르게 한다.
• 스펙트로스코픽 또는 광도/NIR 광학/NIR 식별을 통해 944개의 유형-1 AGN를 선별하였으며, X선 소스에 대해 약 95%의 완전성을 확보하였다.
• 빈도 함수의 빈도 편향을 보정하기 위해 N_obs/N_mdl 추정치를 적용하여 정확한 빈 중심화를 보장하였다.
• 개별 1/V_max 값들을 사용하여 빈도 편향이 없는 빛의 세기 함수를 유도하였으며, 불완전한 적색편이 설문 조사에서의 유효한 magnitude 한계를 통합하였다.
• H₀ = 70h₇₀ km s⁻¹ Mpc⁻¹ 및 (Ωₘ, Ω_Λ) = (0.3, 0.7)의 천체론을 사용하였으며, WMAP 결과와 일치한다.
• 광학 식별 불완전성을 철저히 다루기 위해 각 적색편이-광도 빈에 대해 기대되는 소스 수와 관측된 소스 수를 모델링하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 소프트 X선으로 선택된 유형-1 AGN의 공간 밀도는 어떤 X선 광도 범위에서 적색편이에 따라 어떻게 진화하는가?
• RQ2 공간 밀도의 피크가 광도에 따라 이동하는가? 이는 빛의 세기 의존성 밀도 진화를 시사하는가?
• RQ3 저광도 AGN의 고적색편이에서 공간 밀도가 감소하는가? 이는 식별 불완전성에도 불구하고 신뢰성 있게 측정될 수 있는가?
• RQ4 X선으로 선택된 AGN의 진화 패턴은 광학적으로 선택된 QSO의 진화 패턴과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 설문 조사의 깊이와 광학 완전성은 고적색편이에서 공간 밀도 추정치의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 고광도 AGN(log L_X ≈ 45–46 erg s⁻¹)의 공간 밀도는 z ≈ 2에서 최고에 이르며, 광학적으로 선택된 QSO의 진화와 일치한다.
• 저광도 AGN(log L_X ≈ 42–43 erg s⁻¹)의 공간 밀도는 z ≈ 0.5–0.7에서 최고에 이르며, 고광도 AGN보다 상당히 낮은 값이다.
• L_X < 10^45 erg s⁻¹인 경우, 공간 밀도는 고적색편이로 갈수록 감소하며, 이 결과는 광학 식별 불완전성에 대한 철저한 처리를 통해 확인되었다.
• z = 0에서 피크 공간 밀도까지의 밀도 진화 정도는 고광도 AGN의 경우 100배 이상이지만, 저광도 AGN의 경우 10배 이하이다.
• 빛의 세기 함수의 형태는 적색편이에 따라 변화하며, 이는 이전에 광학 쿼라스에 대해 발견된 바와 같이 X선 AGN의 빛의 세기 의존성 밀도 진화(LDDE)를 확인한다.
• 944개의 식별된 유형-1 AGN와 57개의 식별되지 않은 소스로 구성된 샘플은 현재까지 가장 완전하고 균일한 소프트 X선 AGN 샘플이며, 빛의 세기-적색편이 평면을 균일하게 메운다.