[논문 리뷰] The ROSAT Deep Survey: VI. X-ray sources and Optical identifications of the Ultra Deep Survey

I. Lehmann, G. Hasinger외 11명|ArXiv.org|2001. 03. 22.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 43인용 수 111

한 줄 요약

이 논문은 락먼홀 영역에서 0.5–2.0 keV 대역에서 1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹의 복사류 한계에 도달하는 깊은 X선 조사인 ROSAT 초초심층 조사(UDS)를 제시한다. 이는 ROSAT 깊은 조사보다 4.6배 더 어두운 수준이다. Keck 분광법을 통해 94개의 X선 소스 중 90%가 분광학적으로 확인되었으며, 이 중 57개는 유형 I 활성은하핵(AGN), 13개는 유형 II AGN(어쩌면 은폐된 상태일 가능성 있음), 10개는 은하군/은하단, 5개는 별로 확인되었다. 세 개의 분류되지 않은 매우 빨간색 소스(R−K′ > 5.0)는 광학적 적색편이가 1.2–2.7로 측정되어 고광도, 은폐된 유형 II QSO일 가능성이 있음을 시사한다.

ABSTRACT

We describe in this paper the ROSAT Ultra Deep Survey (UDS), an extension of the ROSAT Deep Survey (RDS) in the Lockman Hole. The UDS reaches a flux level of 1.2 x 10E-15 erg/cm2/s in 0.5-2.0 keV energy band, a level ~4.6 times fainter than the RDS. We present nearly complete spectroscopic identifications (90%) of the sample of 94 X-ray sources based on low-resolution Keck spectra. The majority of the sources (57) are broad emission line AGNs (type I), whereas a further 13 AGNs show only narrow emission lines or broad Balmer emission lines with a large Balmer decrement (type II AGNs) indicating significant optical absorption. The second most abundant class of objects (10) are groups and clusters of galaxies (~11%). Further we found five galactic stars and one ''normal'' emission line galaxy. Eight X-ray sources remain spectroscopically unidentified. The photometric redshift determination indicates in three out of the eight sources the presence of an obscured AGN in the range of 1.2 < z < 2.7. These objects could belong to the long-sought population of type 2 QSOs, which are predicted by the AGN synthesis models of the X-ray background. Finally, we discuss the optical and soft X-ray properties of the type I AGN, type II AGN, and groups and clusters of galaxies, and the implications to the X-ray backround.

연구 동기 및 목표

• 부드러운 X선 배경을 더 잘 해소하기 위해 ROSAT 깊은 조사를 더 어두운 복사류 수준으로 연장하기 위해.
• 광학 및 분광학적 후속 관측을 통해 초초심층 X선 조사에서 X선 소스의 성격을 규명하기 위해.
• 특히 은폐된 AGN 측면에서 어두운 복사류 수준에서 X선 소스의 인구가 어떻게 변화하는지 테스트하기 위해.
• AGN 통일 모델에서 예측한 고적색, 은폐된 유형 II QSO를 찾기 위해.

제안 방법

• 0.5–2.0 keV 대역에서 1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹의 복사류 한계까지 락먼홀 영역의 X선 소스를 탐지하기 위해 ROSAT PSPC 및 HRI 관측을 사용함.
• Keck 망원경을 이용한 광학 이미징 및 광도 측정을 수행하였으며, 후속 저해상도 분광법은 LRIS 장치를 통해 수행함.
• 매우 빨간색 소스(R−K′ > 5.0)에 대해 광학/근적외선 영역에서 별성 SED를 가정하여 광학적 적색편이를 유도함.
• 분광학적으로 규명되지 않은 소스 중 은폐된 AGN를 식별하기 위해 스펙트럼 에너지 분포(SED) 모델링을 적용함.
• 표준 천체역학 모델(H₀ = 50 km s⁻¹ Mpc⁻¹, q₀ = 0.5, Λ = 0)을 가정하여 X선 광도를 계산함.
• X선 및 광학적 성질의 통계적 비교를 통해 소스를 AGN, 은하단, 별, 발광선을 갖는 은하로 분류함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 초초심층 조사에서 X선 소스 인구는 더 깊은 ROSAT 깊은 조사에서의 인구와 일치하는가?
• RQ2 고광도 유형 II QSO처럼 매우 은폐된 AGN는 이러한 어두운 복사류 수준에서 나타나는가?
• RQ3 분광학적으로 규명되지 않은 매우 빨간색 소스의 광학적 적색편이가 고적색, 은폐된 AGN를 드러내는가?
• RQ4 이 복사류 수준에서 은하군 및 은하단이 연속적인 부드러운 X선 배경에 기여하는 정도는 어떠한가?
• RQ5 가장 어두운 복사류 수준에서 AGN 광도 함수나 은폐율이 변화하는 증거가 있는가?

주요 결과

• 초초심층 조사에서 94개의 X선 소스 중 90%가 분광학적으로 확인되었으며, 이 중 57개는 유형 I AGN로 분류됨.
• 13개의 소스는 유형 II AGN로, 큰 발머 감쇠를 보이는 좁은 또는 넓은 발머 선을 나타내어 상당한 광학적 투과율 감소를 시사함.
• 10개의 소스는 은하군 또는 은하단으로 확인되었으며, X선 광도는 41.5 < log L_X < 43.5이고 적색편이는 0.20에서 1.26 사이이며, z = 1.263로 알려진 가장 먼 X선으로 선택된 은하단을 포함함.
• 5개의 소스는 은하계 별로 확인되었고, 1개는 정상적인 발광선을 갖는 은하로 확인됨.
• 분광학적으로 규명되지 않은 매우 빨간색 소스 3개(R−K′ > 5.0)는 광학적 적색편이가 1.22에서 2.71로 측정되어 고광도, 은폐된 유형 II QSO일 가능성이 있으며, L_X ≈ 10⁴⁴ erg s⁻¹로 추정됨.
• ROSAT 깊은 조사와 초초심층 조사 사이에서 소스 인구에 유의미한 변화가 관측되지 않았으며, 고광도 은폐된 AGN의 수는 단순한 통일 모델 예측보다 낮게 유지됨.