[논문 리뷰] The XMM-Newton survey of the ELAIS-S1 field II: optical identifications and multiwavelength catalogue of X-ray sources

C. Feruglio, F. Fiore외 14명|ArXiv.org|2008. 06. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 47인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 ELAIS-S1 영역 내 478개의 X선 소스에 대한 다파장 목록을 제시하며, XMM-Newton 및 천문대 위치와 우연의 일치 확률을 사용하여 적외선 및 적외선 대응체를 식별한다. 광학 검출률은 94%에 달하며, R=24보다 밝은 소스 중 50%는 분광학적 적색편이를 확보하고, 47%는 넓은 선대역 AGN로 분류되며, SED 분석을 통해 AGN 차폐 및 빛의 세기와 관련된 주요 은하 성질을 규명한다.

ABSTRACT

We present optical identifications and a multi-band catalogue of a sample of 478 X-ray sources in the XMM and Chandra surveys of the central 0.6 deg^2 of the ELAIS-S1 field. The optical/infrared counterpart of each X-ray source was identified using R and IRAC 3.6 um bands. This method was complemented by the precise positions obtained through Chandra observations. Approximately 94% of the counterparts are detected in the R band, while the remaining are blank fields in the optical down to R~24.5, but have a near-infrared counterpart detected by IRAC within 6 arcsec from the XMM centroid. The multi-band catalogue contains photometry in ten photometric bands (B to the MIPS 24 um). We determined redshift and classification for 237 sources (~50% of the sample) brighter than R=24. We classified 47% of the sources with spectroscopic redshift as broad-line active galactic nuclei (BL AGNs) with z=0.1-3.5, while sources without broad-lines are about 46% of the spectroscopic sample and are found up to z=2.6. We identified 11 type 2 QSOs among the sources with X/O>8, with z=0.9-2.6, high 2-10 keV luminosity (log(L2-10keV)>=43.8 erg/s) and hard X-ray colors suggesting large absorbing columns at the rest frame (logN_H up to 23.6 cm^-2). BL AGNs show on average blue optical-to-near-infrared colors, softer X-ray colors and X-ray-to-optical colors typical of optically selected AGNs. Conversely, narrow-line sources show redder optical colors, harder X-ray flux ratio and span a wider range of X-ray-to-optical colors. On average the SEDs of high-luminosity BL AGNs resemble the power-law typical of unobscured AGNs. The SEDs of NOT BL AGNs are dominated by the galaxy emission in the optical/near-infrared, and show a rise in the mid-infrared which suggests the presence of an obscured active nucleus.

연구 동기 및 목표

• 다양한 시기의 X선 및 광학/적외선 자료를 활용하여 ELAIS-S1 영역 내 X선 소스의 광학 및 적외선 대응체를 식별하기 위해.
• 모든 X선 소스를 대상으로 B에서 24 μm에 이르는 다밴대 광도 목록을 구축하기 위해.
• 의미 있는 비율의 소스에 대해 분광학적 적색편이 및 AGN 유형을 결정하여 AGN의 인구 통계를 연구하기 위해.
• 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 분석하여 주요 은하 성질을 추론하고, 이를 AGN의 차폐 및 빛의 세기와 연결하기 위해.
• AGN 피드백의 역할을 평가하기 위해, 은하 진화와 관련하여 차폐된 및 비차폐된 AGN의 색상과 SED를 연구하기 위해.

제안 방법

• 소스의 정밀한 위치 결정을 향상시키고 위치 불확실성을 줄이기 위해 XMM-Newton 및 천문대 X선 위치를 사용하였다.
• 각 X선 소스에 대해 가장 가능성이 높은 광학/적외선 대응체를 식별하기 위해 R 및 IRAC 3.6 μm 대역에서의 우연의 일치 확률 분석을 적용하였다.
• B에서 MIPS 24 μm까지 10개 대역의 광도를 통합하여 흐름 및 등급을 포함한 다파장 목록을 구축하였다.
• 샘플의 50%에 해당하는 237개 소스에 대해 분광학적 후속 관측을 수행하여 적색편이를 결정하고 AGN 유형을 분류하였다(예: BL AGN, 제2형 QSO).
• SED 피팅 및 템플릿 비교를 통해 추가로 68개의 소스에 대해 광학적 적색편이를 계산하였다.
• SED 및 근적외선 색상을 분석하여 주요 은하 성질을 추론하였으며, 별 형성 중인 은하와 수면적인 은하를 구분하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ELAIS-S1 영역 내 각 X선 소스에 대해 가장 가능성 높은 광학/적외선 대응체는 무엇이며, 그 식별의 신뢰도는 어떠한가?
• RQ2 넓은 선대역과 좁은 선대역 AGN의 광학 및 근적외선 색상은 어떻게 다를까? 이는 차폐에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ3 X선으로 선택된 샘플 내에서 분광학적 적색편이 및 AGN 유형(예: BL AGN, 제2형 QSO)의 분포는 어떠한가?
• RQ4 고광도 AGN의 SED는 비차폐 AGN 템플릿과 어떻게 비교되는가? 이는 주요 은하의 성질에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ5 AGN의 빛의 세기, 주요 은하의 색상, 먼지 또는 수면적인 별 집합의 존재 간의 관계는 무엇인가?

주요 결과

• X선 소스 중 94%는 R 파장에서 R ≤ 24.5로 검출되었으며, 나머지 6%는 XMM-Newton 중심점으로부터 6″ 이내의 IRAC 3.6 μm에서만 검출되었다.
• 237개 소스(샘플의 50%)에서 분광학적 적색편이를 확보하였으며, 그 중 47%는 넓은 선대역 AGN(z = 0.1–3.5)로 분류되었고, 46%는 좁은 선대역 소스(최대 z = 2.6)였다.
• F(2–10 keV)/F(R) > 8, 고 2–10 keV 빛의 세기(log L ≥ 43.8 erg s⁻¹), 그리고 큰 흡수 열두께(최대 log NH 23.6 cm⁻²)를 나타내는 딱딱한 X선 색상이 관측된 소스들 중 11개의 제2형 QSO가 분광학적으로 확인되었다.
• BL AGN은 청색 광학-근적외선 색상을 보이며, 더 연약한 X선 색상과 비차폐 AGN에 일반적인 X선-광학 색상을 보였고, 좁은 선대역 소스는 빨간색을 띠며 더 딱딱한 X선 흐름 비율을 보였다.
• 고광도 BL AGN의 평균 SED는 비차폐 AGN에 일반적인 멱법칙을 따르며, 반면 NOT BL AGN는 은하 주도 SED를 보이며 중간 적외선 과잉을 나타내어 차폐된 핵을 시사한다.
• 저광도 NOT BL AGN(log L₂₋₁₀keV < 43 erg s⁻¹)은 청색 별 형성 은하(더 청색인 U-V 및 R-[3.6 μm] 색상)에 자리 잡고 있으며, 반면 고광도 은하 주변은 더 빨간색이었는데, 이는 수면적 또는 먼지가 많은 은하일 가능성이 있으나, 광학적 해상도로는 두 경우를 구분할 수 없었다.