[논문 리뷰] The Hellas2XMM survey: III. Multiwavelength observations of hard X-ray selected sources in the PKS 0312-77 field

M. Brusa, A. Comastri외 12명|ArXiv.org|2003. 07. 21.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 58인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 XMM-Newton 및 천체망원경 데이터를 이용해 PKS 0312−77 영역 내 35개의 하드 X선(2–10 keV) 선택 소스에 대해 다파장 후속 관측을 수행하여, 고정밀 위치를 통해 80%를 광학 스펙트럼으로 확인하였다. 연구 결과, 모든 고적도(z > 1) 소스는 광폭선 AGN로 분류되었으며, 일부에서는 상당한 내재된 흡수를 보였고, X선 대 광학 흐름 비율과 적외선 색상 분석을 통해 약 15%가 고적도 은폐된 AGN로 확인되었다.

ABSTRACT

We present extensive optical, radio and infrared follow-up observations of a sample of 35 hard X-ray (2-10 keV) selected sources discovered serendipitously in the PV XMM-Newton observation of the radio-loud quasar PKS 0312-77 field, for which also an archival Chandra observation is available. The observations have been carried out as part of the HELLAS2XMM survey, a program aimed to understand the nature of the sources responsible for the bulk of the hard X-ray Background (XRB). The identification of the optical counterparts greatly benefits from the positional accuracy obtained from Chandra and radio observations. As a consequence, the spectroscopic completeness of the present sample (80%) is limited only by the faintness of the optical counterparts. The multiwavelength coverage of our survey allows us to unveil a large spread in the overall properties of hard X-ray selected sources. At low redshift (z<1), the source breakdown includes Broad Line AGN, Narrow Emission-Line Galaxies, and optically ``normal'' galaxies. All the ten sources at z>1 are spectroscopically classified as Broad Line AGNs. A few of them show significant intrinsic X-ray absorption (N(H)>10^22 cm^-2), further supporting previous evidence of a decoupling between optical and X-ray properties at high luminosities and redshifts. Finally, a non negligible fraction (15%) of the hard X-ray sources are not detected down to the limiting magnitude of the optical images. The corresponding high X-ray to optical flux ratio, X-ray and optical-infrared colors strongly suggest that they are high redshift, obscured AGN.

연구 동기 및 목표

• 우주적 X선 배경(XRB)의 주요 기여자인 하드 X선으로 선택된 소스의 성격을 이해하기 위해.
• 깊이 있는 천체망원경 및 XMM-Newton 관측을 보유한 영역 내 하드 X선 소스의 다파장 성질을 조사하기 위해.
• 특히 고적도에서의 스펙트럼 완전성과 적도 분포를 규명하기 위해.
• X선 대 광학 흐름 비율과 적외선 색상에 기반해 은폐된 활성 은하핵(AGN)을 식별하고 특성화하기 위해.
• 고광도 및 고적도에서의 광학 및 X선 성질 간 분리 현상에 대해 고려하여 AGN의 통합 모델을 검증하기 위해.

제안 방법

• PKS 0312−77 영역 내 하드 X선(2–10 keV) 소스 35개를 심층 XMM-Newton 및 천체망원경 X선 관측을 통해 탐지하였다.
• 광학, 전파, 적외선 후속 관측을 통합하여 대응체를 식별하고 적도를 측정하였다.
• 천체망원경 및 전파 자료로부터의 고정밀 위치 정확도를 활용하여, 광학 대응체가 희미한 상황에서도 80%의 스펙트럼 완전성을 달성하였다.
• 고정된 복사선 지수(Γ = 1.7)와 갤럭티크 흡수를 적용하여 스펙트럼 피팅을 수행하고, 2–10 keV 흐름 및 경도 비율을 추정하였다.
• X선 대 광학 흐름 비율과 X선/적외선 색상 분석을 통해 고적도 은폐 AGN 후보를 식별하였다.
• 이전의 설문 조사(L01, SSC)와의 교차 매칭을 통해 흐름 측정치와 소스 신뢰도를 검증하였으며, 특히 경사진 스펙트럼 소스에 대해 집중적으로 검토하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 PKS 0312−77 영역 내 하드 X선으로 선택된 소스의 적도 및 스펙트럼 분류 분포는 어떻게 되는가?
• RQ2 고적도(z > 1) 하드 X선 소스 중 내재된 X선 흡수를 보이는 비율은 어느 정도이며, 이는 소스 분류에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 몇몇 하드 X선 소스는 광학 이미징에서 탐지되지 않으며, 어떤 다파장 성질이 고적도 은폐 AGN임을 시사하는가?
• RQ4 이 연구에서의 흐름 측정치는 이전 설문 조사(L01, SSC)와 비교해 어떻게 다를까? 그 차이의 원인은 무엇인가?
• RQ5 이 연구에서 관측된 하드 X선 소스의 성질은 AGN의 통합 모델과 XRB 합성 모델을 지지하는가, 아니면 도전하는가?

주요 결과

• 천체망원경 및 전파 자료로부터의 고정밀 위치 정확도 덕분에, 광학 대응체의 희미함 외에는 모든 소스가 스펙트럼으로 분류되었으며, 이는 80%의 스펙트럼 완전성을 달성하였다.
• 모든 z > 1 소스 10개는 광폭선 AGN로 분류되었으며, 이는 고광도, 고적도 AGN가 하드 X선 조사에서 탐지 가능하다는 것을 시사한다.
• 상당한 비율(≥15%)의 소스는 광학 이미징에서 탐지되지 않았으며, 높은 X선 대 광학 흐름 비율과 X선/적외선 색상이 고적도 은폐 AGN와 일치하였다.
• 몇몇 고적도 소스는 내재된 X선 흡수(N_H > 10^22 cm⁻²)를 보였으며, 이는 고광도 및 고적도에서 광학과 X선 성질 간 분리 현상이 존재함을 뒷받침한다.
• 이 연구에서의 흐름 측정치는 SSC 결과와 일치(약 10% 이내)하지만, 일반적으로 L01 값보다 약 25–30% 높았으며, 이는 둘레 에너지 보정 및 탐지 알고리즘의 차이 때문일 가능성이 높다.
• 경도 비율이 가장 높은 세 개의 소스(HR > 0)는 L01에서 빠졌지만, SSC 및 이 연구에서 탐지되었으며, 이는 은폐된 AGN를 식별하기 위해 하드 X선 선택이 중요한 것을 확인한다.