[논문 리뷰] The AGN content of the z=0.83 cluster MS1054-0321

O. Johnson, P. N. Best외 1명|CERN Bulletin|2003. 04. 29.

Stellar, planetary, and galactic studies인용 수 27

한 줄 요약

이 연구는 적성 z=0.83인 MS1054-0321 은하단에 대한 91 ksec의 천체망원경 ACIS-S 관측을 분석하여, 5×10⁻¹⁵ erg s⁻¹ cm⁻² 이상의 복사선 밀도에서 약 10⁴³ erg s⁻¹의 광도를 가지며 1–2 Mpc 거리 내에 집중된 X선 점원천의 뚜렷한 초과를 발견하였다. 이 초과는 현장 예측을 초월하여 약 6개의 추가 AGN을 시사하며, 역학적으로 젊고 질량이 큰 은하단에서 유입에 의해 유도된 AGN 활동을 시사한다.

ABSTRACT

We present a survey of X-ray point sources in a 91 ksec Chandra ACIS-S observation of the z=0.83 cluster MS1054-0321. We detect 47 X-ray sources within the 8.3 arcmin by 8.3 arcmin field, of which two are immediately confirmed from pre-existing spectroscopy to be at the redshift of the cluster. At fluxes brighter than S_(0.5 - 8 keV) = 5 x 10^{-15} erg s^{-1} cm^{-2} we find a ~ 2 sigma excess compared to predictions from field surveys, consistent with an excess of approximately 6 AGN. If these sources are associated with the cluster, they too are AGN with luminosities of order L_(0.5 - 8 keV) ~ 10^{43} erg s^{-1}. Combined with the identification of 7 cluster AGN from deep radio observations (Best et al. 2002), these observations suggest significantly enhanced AGN activity in MS1054-03 compared to local galaxy clusters. Interestingly, the excess of X-ray detected AGN is found at radial distances of between 1 and 2 Mpc, suggesting they may be associated with infalling galaxies. The radio AGN are seen within the inner Mpc of the cluster and are largely undetected in the X-ray, suggesting they are either intrinsically less luminous and/or heavily obscured.

연구 동기 및 목표

• z=0.83에서 고적성, 역학적으로 활동적인 은하단 MS1054-0321의 AGN 함량을 조사하기 위해.
• 은하단 영역에서 관측된 X선 점원천 초과가 은하단 연관 AGN인지 배경 오염인지 여부를 규명하기 위해.
• 은하단 중심으로부터의 거리와 역학 상태와의 관계에서 AGN의 공간 분포를 탐색하기 위해.
• X선과 라디오 AGN 인구를 비교하여 광도, 은폐 정도 및 환경 의존성의 차이를 평가하기 위해.
• 은하단 환경에서 AGN 활동이 유입에 의해 유도되는지 여부 또는 은하단 조건에 의해 억제되는지 평가하기 위해.

제안 방법

• MS1054-0321 은하단 영역에 대한 깊은 91 ksec 천체망원경 ACIS-S 관측을 수행하였다.
• 다양한 척도의 웨이블릿 탐지 기법을 사용하여 점원천과 확산된 은하간 매질 방출을 분리하였다.
• 8.3′×8.3′의 시야 내에서 총 47개의 X선 점원천을 식별하였다.
• 기존의 스펙트럼적 적성과 라디오 자료를 교차 매칭하여 은하단 소속 여부를 확인하였다.
• 관측된 원천 수를 빈 필드 조사 예측과 비교하여 초과를 정량화하였다.
• 은하단 적성(z=0.83)과 복사선 밀도를 사용하여 고정된 기준 X선 광도를 추정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MS1054-0321에서 관측된 X선 점원천 초과는 은하단 연관 AGN인지 배경 원천인지 일치하는가?
• RQ2 MS1054-0321에서 빛나는 AGN는 은하단 중심으로부터 공간적으로 어디에 분포되어 있는가?
• RQ3 동일한 은하단 내에서 X선 탐지된 AGN와 라디오 탐지된 AGN는 광도와 위치에서 어떻게 비교되는가?
• RQ4 X선 AGN의 공간 분포는 유입 중인 은하 또는 은하단 역학 과정과 관련이 있는가?
• RQ5 z=0.83에서 X선 광도가 높은 AGN의 존재는 조밀한 은하단 환경에서 AGN 활동의 진화에 대해 무엇을 시사하는가?

주요 결과

• 91 ksec 천체망원경 관측에서 총 47개의 X선 점원천이 탐지되었다.
• 스펙트럼적 확인을 통해 두 개의 X선 원천이 은하단 소속으로 확인되었으며, 광도는 각각 2.6×10⁴³ erg s⁻¹ 및 5.0×10⁴² erg s⁻¹였다.
• 5×10⁻¹⁵ erg s⁻¹ cm⁻² 이상의 복사선 밀도에서 예측된 현장 조사 결과를 초월하여 약 6개의 AGN 초과가 발견되었으며, 이는 약 2σ의 유의미한 수준이었다.
• X선 AGN 초과는 은하단 중심으로부터 1–2 Mpc 거리에 공간적으로 집중되어 있어, 유입과 관련된 활동을 시사한다.
• Best 등(2002)이 탐지한 라디오 AGN는 은하단 중심으로부터 1 Mpc 이내에 위치해 있으며 X선에서는 탐지되지 않아, 낮은 X선 광도 또는 높은 은폐 정도를 시사한다.
• 총 8개의 AGN(6개의 라디오 AGN 포함) 인구를 고려할 때, 지역 은하단에 비해 MS1054-0321에서 AGN 활동이 증가한 것으로 보이며, 0.5–8 keV 밴드에서 광도는 약 10⁴³ erg s⁻¹ 수준이었다.