[논문 리뷰] The HELLAS2XMM survey: IV. Optical identifications and the evolution of the accretion luminosity in the Universe

F. Fiore, M. Brusa외 13명|ArXiv.org|2003. 06. 26.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 45인용 수 156

한 줄 요약

이 연구는 HELLAS2XMM 설문 조사에서 XMM-뉴턴 X선 소스 122개에 대한 광학적 식별을 제시하며, 약 20%의 소스가 극도로 높은 X선 대 광학 복사비(X/O > 10)를 보이며, 이는 매우 은폐된 또는 높은 빛의 강도를 가진 AGN를 시사한다. 깊이 있는 설문 조사와 결합하여 고광도 AGN(log L_{2-10keV} > 44.5)의 수 밀도가 z ≈ 1–2에서 최고에 이르며, 저광도 AGN와는 다른 방식으로 진화하며, z=2에서 4 사이에 둘 다 유사한 기여를 하는 적응 빛 밀도에 기여함을 발견하였다.

ABSTRACT

We present results from the photometric and spectroscopic identification of 122 X-ray sources recently discovered by XMM-Newton in the 2-10 keV band (the HELLAS2XMM 1dF sample). Their flux cover the range 8E-15-4E-13 cgs and the total area surveyed is 0.9 deg2. About 20% of the hard X-ray selected sources have an X-ray to optical flux ratio (X/O) ten times or more higher than that of optically selected AGN. Unlike the faint sources found in the ultra-deep Chandra and XMM-Newton surveys, which reach X-ray (and optical) fluxes more than one order of magnitude lower than the HELLAS2XMM survey sources, many of the extreme X/O sources in our sample have R<=25 and are therefore accessible to optical spectroscopy. We report the identification of 13 sources with X/O>10: 8 are narrow line QSO (i.e. QSO2), four are broad line QSO. We use a combined sample of 317 hard X-ray selected sources (HELLAS2XMM 1dF, CDFN 1Msec, SSA13 and Lockman Hole flux limited samples), 221 with measured z, to evaluate the cosmological evolution of the hard X-ray source's number and luminosity densities. Looking backward in time, the low luminosity sources (logL(2-10keV) = 43-44 erg/s) increase in number at a rate different than the high luminosity sources (logL(2-10keV)>44.5 erg/s), reaching a maximum around z=1 and then levelling off beyond z=2. This translates into an accretion driven luminosity density which is dominated by sources with logL(2-10keV) < 44.5 erg/s up to at least z=1, while the contribution of the same sources and of those with logL(2-10keV)>44.5 erg/s appear to be comparable between z=2 and 4.

연구 동기 및 목표

• 광학적 복사측정과 분광학을 이용하여 HELLAS2XMM 설문 조사의 X선 소스를 식별하고 특성화하기.
• 특히 X/O > 10인 극단적인 X/O 복사비를 보이는 소스의 성격을 조사하며, 이는 은폐되거나 매우 높은 광도를 가진 AGN일 수 있음을 시사한다.
• 얕은 설문 조사(HELLAS2XMM)와 깊은 설문 조사(CDFN, CDFS, Lockman Hole)의 데이터를 융합하여 딱딱한 X선로 선택된 AGN의 천체역학적 진화를 측정하기.
• 적색편이 z=0에서 z=4까지의 AGN 광도 및 수 밀도 진화를 제약 조건화하며, 특히 고광도 및 은폐된 인구에 초점을 맞춘다.
• 특히 은폐성과 광도의 역할을 고려하여 AGN와 은하의 공진화 모델에 대한 관측적 제약 조건을 제공하기.

제안 방법

• 0.9 deg² 범위에서 HELLAS2XMM 1dF 설문 조사의 122개 X선 소스에 대한 광학 후속 관측을 수행하며, 복사측정과 분광학을 활용한다.
• ESO 및 TNG 망원경의 다중 대역 영상 자료를 이용해 X선 소스와 광학/NIR 대응체를 교차 식별한다.
• 합쳐진 317개의 딱딱한 X선로 선택된 소스 샘플에서 221개 소스에 대해 측정된 적색편이를 이용해 분광학적 적색편이를 결정한다.
• 적색편이 및 광도 구간(로그 L_{2-10keV} = 43–44 및 >44.5)으로 나누어 X선 광도 함수와 수 밀도 진화를 구성한다.
• 극도로 빨간색 물체(ERO)를 식별하기 위해 X/O 복사비와 R-K 색상 간의 비교를 수행하며, 높은 X/O가 은폐되거나 거대한 주요 은하와 관련이 있음을 연결한다.
• spectroscopically unidentifiable 인 흐린 소스에 대해 광학적 적색편이를 사용하여 적색편이 범위를 확장하고 광도 함수 추정치를 향상시킨다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 딱딱한 X선로 선택된 소스 중 극단적인 X/O 복사비(X/O > 10)를 보이는 비율은 얼마이며, 그 성격은 무엇인가요?
• RQ2 고광도(log L_{2-10keV} > 44.5) 및 저광도(log L_{2-10keV} = 43–44) AGN의 수 밀도와 광도 밀도는 적색편이에 따라 어떻게 진화합니까?
• RQ3 우주적 밀도에서 AGN의 광도 의존적 진화가 존재하는가, 그리고 AGN 합성 모델의 예측과 비교해보면 어떻게 되는가요?
• RQ4 은폐된 및 은폐되지 않은 AGN는 유사하게 진화하는가, 그리고 은폐성은 광도와 관련이 있는가요?
• RQ5 결합된 HELLAS2XMM 및 초심층 설문 조사 데이터는 z=2–4에서의 적응 빛 밀도에 대해 신뢰할 수 있는 제약 조건을 제공할 수 있는가요?

주요 결과

• HELLAS2XMM 설문 조사에서 딱딱한 X선로 선택된 소스 약 20%가 X/O 비율 ≥10을 보이며, 이는 극도로 높은 X선 지배를 시사한다. 이 중 13개 소스는 분광학적으로 확인되었다.
• X/O > 10 소스 중 8개는 좁은 선대를 가진 QSO이며, 4개는 넓은 선대를 가진 QSO로서, 고광도 유형 2 세이퍼트 은하와의 관련성을 시사한다.
• 저광도 AGN(log L_{2-10keV} = 43–44)의 수 밀도는 봉우리 시간에 따라 느리게 증가하며, 약 z ≈ 1에서 최고에 이르며 z ≈ 2를 초과하면 감소한다.
• 고광도 AGN(log L_{2-10keV} > 44.5)의 수 밀도는 z ≈ 1–2에서 최고에 이르며, z ≈ 2를 초과해도 비교적 평탄하게 유지된다.
• 적응 빛 밀도는 적어도 z = 1까지는 log L_{2-10keV} < 44.5인 소스에 의해 지배되며, z = 2에서 4 사이에는 저광도 및 고광도 소스의 기여가 유사해진다.
• Mignoli 등이 발표한 샘플에서 X/O > 10인 10개의 소스 중 R-K > 5인 소스는 모두 극도로 빨간색 물체(ERO)였으며, 이는 높은 X/O가 거대하고 빨간색이며 진화한 주요 은하와 관련이 있음을 연결한다.