[논문 리뷰] The XMM-Newton Serendipitous Survey V. Optical identification of the XMM-Newton Medium sensitivity Survey (XMS)

X. Barcons, F. J. Carrera외 54명|ArXiv.org|2007. 10. 01.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 35

한 줄 요약

이 논문은 XMM-Newton 중감도 탐색(XMS)에서 유도된 318개의 X선 소스에 대한 광학적 식별을 제시한다. 이는 0.5–10 keV 범위에서 100 deg⁻²의 중간 유량 X선 소스에 대한 우연적 탐색이다. 주요 천체망원경에서 확보한 다중 파장 광학 데이터를 이용해, 이 유량 수준에서 활성 은하핵(AGN)이 X선 천구를 지배하며, 연한/중간 대역에서 평균 15–20%가 은폐되어 있고, 딱딱한/극단적으로 딱딱한 대역에서는 35–45%가 은폐되어 있음을 발견하였다. 반면, 별들은 연한 대역에서 10% 미만을 기여한다.

ABSTRACT

We present the XMM-Newton Medium sensitivity Survey (XMS), including a total of 318 X-ray sources found among the serendipitous content of 25 XMM-Newton target fields. The XMS comprises four largely overlapping source samples selected at soft (0.5-2 keV), intermediate (0.5-4.5 keV), hard (2-10 keV) and ultra-hard (4.5-7.5 keV) bands, the first three of them being flux-limited. We report on the optical identification of the XMS samples, complete to 85-95%. At the intermediate flux levels sampled by the XMS we find that the X-ray sky is largely dominated by Active Galactic Nuclei. The fraction of stars in soft X-ray selected samples is below 10%, and only a few per cent for hard selected samples. We find that the fraction of optically obscured objects in the AGN population stays constant at around 15-20% for soft and intermediate band selected X-ray sources, over 2 decades of flux. The fraction of obscured objects amongst the AGN population is larger (~35-45%) in the hard or ultra-hard selected samples, and constant across a similarly wide flux range. The distribution in X-ray-to-optical flux ratio is a strong function of the selection band, with a larger fraction of sources with high values in hard selected samples. Sources with X-ray-to-optical flux ratios in excess of 10 are dominated by obscured AGN, but with a significant contribution from unobscured AGN.

연구 동기 및 목표

• 중간 유량(~10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹) 및 천구 밀도(~100 deg⁻²)에서 X선 소스 집단에 대한 편향 없는 정량적 기술을 제공하는 것.
• XMM-Newton 중감도 탐색(XMS)에서 여러 에너지 대역을 통해 X선 소스의 광학적 대응체와 분류를 규명하는 것.
• 선택 대역에 따라 은폐된 AGN 비율과 X선-광학 광도비 분포를 측정하는 것.
• 다양한 유량 범위에서 별과 은폐되지 않은 vs. 은폐된 AGN이 차지하는 기여도를 평가하는 것.

제안 방법

• XMM-Newton의 우연적 관측을 25개 목표 영역에서 수행하여 연한(0.5–2 keV), 중간(0.5–4.5 keV), 딱딱한(2–10 keV), 초고에너지 딱딱한(4.5–7.5 keV) 대역에서 총 318개의 X선 소스를 추출하였다.
• 아이자악 뉴턴 망원경, WHT, TNG, NOT, CAHA, VLT 및 기타 지상 기반 시설에서 확보한 깊은 영상 및 스펙트로스코피를 이용해 광학적 식별을 수행하였다.
• 광학적 및 스펙트로스코픽 데이터를 기반으로 소스를 AGN, 별, 또는 미식별로 분류하였으며, 식별 완전도는 85–95%였다.
• 은폐된 AGN, 은폐되지 않은 AGN, 별을 구분하기 위해 X선-광학 광도비(αox)를 계산하고 분석하였다.
• 유량 범위 및 선택 대역에 따라 소스 비율의 통계적 분석을 수행하여 은폐 정도와 인구 조합의 일관성을 평가하였다.
• 연한, 중간, 딱딱한 대역에서 유량 한계 표본을 사용하였으며, 초고에너지 대역은 고에너지 소스 특성 분석에 사용되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 0.5–10 keV 대역에서 중간 유량(~10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹)에서 X선 소스의 주요 집단은 무엇인가요?
• RQ2 은폐된 AGN 비율은 X선 에너지 대역과 유량 수준에 따라 어떻게 변화합니까?
• RQ3 다양한 에너지 대역에서 별은 X선 선택 표본에 어떤 기여를 합니까?
• RQ4 연한 X선 선택 표본과 딱딱한 X선 선택 표본 간의 X선-광학 광도비 분포는 어떻게 다릅니까?
• RQ5 딱딱한 대역과 연한 대역에서 두 개의 유량 세대에 걸쳐 은폐된 AGN 및 은폐되지 않은 AGN 비율은 안정적인가요?

주요 결과

• 중간 유량에서 X선 천구는 AGN에 의해 지배되며, 연한 X선 선택 표본에서 별의 기여는 10% 미만이다.
• 연한 및 중간 대역에서 선택된 표본에서, 광학적으로 은폐된 AGN 비율은 두 개의 유량 세대에 걸쳐 일정하게 15–20% 유지된다.
• 딱딱한 및 초고에너지 대역에서 선택된 표본에서는 은폐된 AGN 비율이 더 높으며, 35–45%로 유지되며 넓은 유량 범위에서 일관성을 보인다.
• X선-광학 광도비가 10을 초과하는 소스는 주로 은폐된 AGN이지만, 은폐되지 않은 AGN도 상당한 기여를 한다.
• X선-광학 광도비 분포는 선택 대역에 따라 강하게 의존하며, 딱딱한 대역에서 선택된 표본은 고비율 소스의 비율이 더 높다.
• 광학적 식별 완전도는 85–95%에 도달하여 XMS 소스 집단에 대한 견고한 통계적 기술이 가능하다.