[論文レビュー] Active Galactic Nuclei in the mid-IR. Evolution and Contribution to the Cosmic Infrared Background

I. Matute, F. La Franca+4 more|ArXiv.org|Jan 16, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 74被引用数 33

ひとこと要約

本研究は、ISOおよびIRASデータを用いて、タイプ-1およびタイプ-2アクティブ銀河核（AGN）のミッドインフラレッド発光関数（LF）を分析し、発光関数の進化を発光度進化（LE）および発光度依存発光度進化（LDLE）モデルでモデル化する。タイプ-1 AGNはkL ≈ 2.9で進化し、タイプ-2はkL ≈ 1.8–2.6で進化し、宇宙赤外背景（CIRB）の4–10%を寄与する。スパッツァー望遠鏡は、0.01 mJyの限界で24 μmで約1200 deg⁻²のタイプ-1および約1000 deg⁻²のタイプ-2 AGNを検出すると予想されるが、光学的分類ミスのためタイプ-2のカウントはおそらく低く見積もられている。

ABSTRACT

We study the evolution of the luminosity function (LF) of type-1 and type-2 AGN in the mid-infrared, and derive their contribution to the Cosmic InfraRed Background (CIRB) and the expected deep source counts to be observed by Spitzer at 24 micron. The sample of type-1 and type-2 AGN was selected at 15 micron (ISO) and 12 micron (IRAS), and classified on the basis of their optical spectra. Local templates of type-1 and type-2 AGN have been used to derive the intrinsic 15 micron luminosities. We adopted an evolving smooth two-power law shape of the LF, whose parameters have been derived using an un-binned maximum likelihood method. We find that the LF of type-1 AGN is compatible with a pure luminosity evolution (L(z)=L(0)(1+z)^k_L) model where k_L~2.9. A small flattening of the faint slope of the LF with increasing redshift is favoured by the data. A similar evolutionary scenario is found for the type-2 population with a rate k_L ranging from ~1.8 to 2.6, depending significantly on the adopted mid-infrared spectral energy distribution. Also for type-2 AGN a flattening of the LF with increasing redshift is suggested by the data, possibly caused by the loss of a fraction of type-2 AGN hidden within the optically classified starburst and normal galaxies. The type-1 AGN contribution to the CIRB at 15 micron is (4.2-12.1) x 10e-11 W m^-2 sr^-1, while the type-2 AGN contribution is (5.5-11.0) x 10e-11 W m^-2 sr^-1. We expect that Spitzer will observe, down to a flux limit of S_24 = 0.01 mJy, a density of ~1200 deg^-2 type-1 and ~1000 deg^-2 type-2 optically classified AGN. The derived total contribution of the AGN galaxies to the CIRB (4-10%) and Spitzer counts should be considered as lower limits, because of a possible loss of type-2 sources caused by the optical classification.

研究の動機と目的

• ミッドインフラレッド選択サンプルを用いて、タイプ-1およびタイプ-2 AGNのミッドインフラレッド発光関数（LF）の進化を測定すること。
• 15 μmにおけるアクティブ銀河核（AGN）の宇宙赤外背景（CIRB）への寄与を定量化すること。
• スパッツァー望遠鏡が24 μmで観測すると予想されるミッドインフラレッド選択、光学的分類済み AGN の数密度を予測すること。
• 光学的分類がタイプ-2 AGN サンプルの完全性に与える影響、特に隠蔽された源の損失の可能性を評価すること。

提案手法

• 15 μm（ISO）および12 μm（IRAS）で選択されたタイプ-1およびタイプ-2 AGNのサンプルを用い、光学スペクトロスコピーにより分類した。
• 局所スペクトルテンプレートを用いて、K補正を異なる仮定されたミッドインフラレッド SED を用いて補正し、内在的15 μm発光度を導出した。
• 非バッチド最尤法を用いて、進化する二重パワー則モデルに発光関数をフィットした。
• AGNの進化を記述するために、純粋発光度進化（PLE）および発光度依存発光度進化（LDLE）モデルの両方を検討した。
• 赤方偏移および周波数の積分を用いて、進化したLFからCIRBへの寄与を計算した。
• 0.01 mJyのフラックス限界までLFを外挿することで、スパッツァー24 μmの源カウントを予測した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 タイプ-1およびタイプ-2 AGNのミッドインフラレッド発光関数は、宇宙の時間とともにどのように進化するか？
• RQ2 タイプ-1およびタイプ-2 AGNは、15 μmにおける宇宙赤外背景（CIRB）にどの程度寄与するか？
• RQ3 24 μmにおけるミッドインフラレッド選択、光学的分類済み AGN の予測カウントは、X線選択モデルからの予想とどのように異なるか？
• RQ4 観測されたタイプ-2 AGNの密度は、光学的分類バイアスによってどの程度制限されているか？
• RQ5 遮蔽された（タイプ-2）AGNは、全AGN発光関数およびCIRBにどの程度の寄与を示すか？

主な発見

• タイプ-1 AGNの発光関数は、発光度進化指数kL ≈ 2.9の純粋発光度進化（PLE）モデルで最もよく記述される。
• タイプ-2 AGNはやや遅い進化を示し、仮定されたミッドインフラレッドスペクトルエネルギー分布（SED）に応じて、kLは約1.8から2.6の範囲にある。
• データは、高赤方偏移でタイプ-1 LFの明るさ端の勾配が平坦化する傾向をわずかに支持しており、単純なPLEを超える進化の可能性を示唆する。
• タイプ-1およびタイプ-2 AGNの15 μmにおけるCIRBへの合計寄与は、タイプ-1で(4.2–12.1) × 10⁻¹¹ W m⁻² sr⁻¹、タイプ-2で(5.5–11.0) × 10⁻¹¹ W m⁻² sr⁻¹であり、合計でCIRB全体の4–10%に相当する。
• スパッツァー望遠鏡は、24 μmのフラックス限界0.01 mJyで、約1200 deg⁻²のタイプ-1および約1000 deg⁻²のタイプ-2 AGNを検出すると予想されるが、光学的分類ミスのためタイプ-2のカウントはおそらく下限である。
• X線ベースのモデル（例：Silva et al. 2004）との差異—特にタイプ-2で約5倍の差異—は、光学的分類で遮蔽されたAGNの大部分が見逃されている可能性を示唆する。