[논문 리뷰] New X-ray Clusters in the EMSS I: Modifications to the XLF

Aaron D. Lewis, John T. Stocke외 2명|CERN Bulletin|2001. 10. 06.

Advanced X-ray Imaging Techniques인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 다중개구리원소 탐지 알고리즘을 사용하여 아인슈타인 EMSS X선 데이터를 재분석하여 기존에 발견되지 않은 772개의 X선 천체 후보를 규명하였으며, 이 중 몇몇은 고적색변위 은하단을 포함한다. 이러한 새로운 은하단의 포함으로 X선 광도 함수(XLF)가 재편성되어 고광도 영역에서의 음의 진화가 더 이상 필요로 하지 않게 되었으며, 먼 은하단에 대한 EMSS의 완전성은 72–83%로 평가된다.

ABSTRACT

The complete ensemble of Einstein Imaging Proportional Counter (IPC) X-ray images has been re-processed and re-analyzed using a multi-aperture source detection algorithm. A catalog of 772 new source candidates detected within the central regions of the 1435 IPC fields comprising the Extended Medium Sensitivity Survey (EMSS) has been compiled. By comparison, 478 EMSS sources fall within the same area of sky. A randomly-selected subsample of 133 fields was first examined. We found that most of these sources are either the summation of two or more lower count rate point sources that fall within the larger detection apertures or are single point sources, while \leq 2.3% of the full catalog of sources are extrapolated to be actual distant (z > 0.14) clusters whose extended X-ray structure kept them from being detected in the EMSS despite having sufficient total flux. We then constructed other subsamples specifically selected to contain those X-ray sources most likely to be clusters. Both a database search and an optical imaging campaign have found several new distant clusters, setting a firm lower limit on the number of new clusters in the entire catalog. We estimate that the original EMSS cluster sample is 72-83% complete. We update the Henry et al. 1992 EMSS distant cluster sample with more recent information, and use the redshifts and X-ray luminosities for these new EMSS clusters to compute a revised X-ray Luminosity Function (XLF). The addition of these new high-z, high-L_X clusters to the EMSS is sufficient to remove the requirement for ``negative'' evolution at high-L_X out to z~0.5. We conclude that the EMSS has systematically missed clusters of low surface brightness.

연구 동기 및 목표

• 기존에 놓친 은하단을 식별하기 위해 더 향상된 소스 탐지 기법을 사용해 아인슈타인 확장 중감도 조사(EMSS)의 X선 데이터를 재분석하는 것.
• 특히 고적색변위(z ≥ 0.14) 및 고광도 은하단에 대해 원래 EMSS 은하단 샘플의 완전성을 평가하는 것.
• 새로 식별된 은하단을 사용하여 X선 광도 함수(XLF)를 갱신하고 천체물리적 진화 모델을 평가하는 것.
• 특히 낮은 표면 밝기 은하단의 탐지 부족과 같은 체계적 편향을 탐구하는 것.

제안 방법

• 1,435개의 EMSS IPC 필드를 다중개구리원소 탐지 알고리즘을 사용해 재처리하여 확장 및 희미한 소스에 대한 감도를 향상시켰다.
• 133개 필드의 무작위 서브샘플에서 신규 탐지 결과와 원래 EMSS 소스를 비교하여 탐지 신뢰도 및 소스 혼합 문제를 평가했다.
• 선택된 서브샘플에 대해 광학 이미징 및 적색편이 분석을 수행하여 은하 과잉 밀도를 식별하고 은하단 후보를 확인했다.
• X선 유량과 광학적 빈도(Bgc)를 사용하여 적색편이 및 거리 보정을 고려한 0.3–3.5 keV 대역에서 X선 광도(LX)를 추정했다.
• 업데이트된 은하단 적색편이 및 광도를 사용하여 세 개의 적색편이 밴드(0.14–0.3, 0.3–0.6, 0.6–1.0)에서 재편성된 XLF를 구축했다.
• 광도 및 적색편이 분포 기반 예상 수와 비교하여 원래 EMSS 샘플의 완전성을 평가했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 원래 EMSS 은하단 샘플은 고적색변위 및 고광도 은하단에 대해 어느 정도 불완전했는가?
• RQ2 새로 식별된 은하단이 X선 광도 함수(XLF)의 형태와 진화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 새로운 은하단의 포함으로 z ~ 0.5에서 고광도 XLF에 대한 음의 진화가 필요로 하는 현상이 해결되는가?
• RQ4 전체 EMSS 소스 카탈로그의 몇 퍼센트가 원래 조사에서 놓친 낮은 표면 밝기 은하단인가?
• RQ5 X선 조사의 탐지 효율성은 은하단의 표면 밝기와 X선 유량 분포에 따라 어떻게 달라지는가?

주요 결과

• 먼저 적색변위(z ≥ 0.14)를 가진 X선 은하단에 대해 EMSS는 72–83%의 완전성을 보이며, 낮은 표면 밝기 시스템에 대한 상당한 불완전성을 시사한다.
• 여러 고적색변위 은하단을 포함한 772개의 새로운 X선 소스 후보를 추가함으로써 XLF가 재편성되었으며, 고광도 영역(LX > 10^45 erg/s)에서 z ~ 0.5까지 음의 진화가 더 이상 필요로 하지 않게 되었다.
• z = 0.3–0.6 및 log LX = 44.9–45.2 영역에서 재편성된 XLF는 저적색변위(z < 0.3) XLF보다 1σ 아래에 위치하여 경미한 진화를 나타낸다.
• 전체 772개 소스 카탈로그의 광학적 식별은 아직 완료되지 않았지만, 133개 필드에서 73개의 새로운 탐지 결과를 확보하였으며, 그 중 11개는 확인되거나 가능성이 높은 은하단으로 확인되었다.
• 여러 새로운 고적색변위 은하단은 광학 과잉 밀도 및 광학적 적색편이를 통해 확인되었으며, z = 0.42–0.53 및 z = 0.52–0.59 범위에 위치한 은하단은 LX ≈ 10^45 erg/s로 추정되었다.
• 이 연구는 X선 조사에서 낮은 표면 밝기 은하단의 체계적 탐지 부족을 규명하였으며, 이와 유사한 편향이 다른 X선 은하단 조사에도 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.