[论文解读] Luminosity-dependent evolution of soft X-ray selected AGN: New Chandra and XMM-Newton surveys

G. Hasinger, T. Miyaji+1 more|ArXiv.org|Jun 6, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 67被引用 394

一句话总结

本研究分析了来自钱德拉和XMM-牛顿巡天的软X射线选中的类型1活动星系核，结合多波段数据，对光学识别完整性的严格处理，推导出空间密度函数。研究揭示了光度依赖的演化：低光度活动星系核在 z < 1 处达到峰值，而高光度活动星系核在 z ≈ 2 处达到峰值，对于 L_X < 10^45 erg s⁻¹ 的源，高红移处的空间密度下降。

ABSTRACT

We present new results on the cosmological evolution of unabsorbed (type-1) active galactic nuclei (AGN) selected in the soft (0.5-2 keV) X-ray band. From a variety of ROSAT, XMM-Newton and Chandra surveys we selected a total of ~1000 AGN with an unprecedented spectroscopic and photometric optical/NIR identification completeness. For the first time we are able to derive reliable space densities for low-luminosity (Seyfert-type) X-ray sources at cosmological redshifts. The evolutionary behaviour of AGN shows a strong dependence on X-ray luminosity: while the space density of high-luminosity AGN reaches a peak around z~2, similar to that of optically selected QSO, the space density of low-luminosity AGNs peaks at redshifts below z=1. This confirms previous ROSAT findings of a luminosity-dependent density evolution. Using a rigorous treatment of the optical identification completeness we are able to show that the space density of AGN with X-ray luminosities L_x &lt; 10^45 erg s^-1 declines significantly towards high redshifts.

研究动机与目标

• 确定在软X射线波段（0.5–2 keV）选中的未消光（类型1）活动星系核的宇宙学演化。
• 以前所未有的完整性测量宇宙学红移下低光度活动星系核（赛弗特型）的空间密度。
• 研究活动星系核演化是否依赖于X射线光度，以检验光度依赖密度演化（LDDE）模型。
• 对深度巡天中光谱和测光识别的不完整性进行校正，以获得可靠的空间密度估计。
• 将X射线选中的活动星系核演化与光学选中的类星体进行比较，并评估不同波段之间的一致性。

提出的方法

• 综合了ROSAT、钱德拉和XMM-牛顿巡天的数据，覆盖了五数量级的流量和六数量级的立体角。
• 选出了944个具有光谱或测光/光学/NIR识别的类型1活动星系核，对X射线源的光学识别完整度达到约95%。
• 应用 N_obs/N_mdl 估计量以校正分箱光度函数中的分箱偏差，确保准确的分箱中心定位。
• 使用个体 1/V_max 值推导出无分箱偏差的光度函数，整合了不完整红移巡天中的有效星等极限。
• 采用宇宙学模型，其中 H₀ = 70h₇₀ km s⁻¹ Mpc⁻¹，且 (Ωₘ, Ω_Λ) = (0.3, 0.7)，与WMAP结果一致。
• 通过建模每个红移-光度区间内预期与观测到的源数，严格处理了光学识别的不完整性。

实验结果

研究问题

• RQ1 软X射线选中的类型1活动星系核的空间密度如何随红移在不同X射线光度下演化？
• RQ2 活动星系核空间密度的峰值是否随光度移动，表明存在光度依赖的密度演化？
• RQ3 在高红移处，低光度活动星系核的空间密度是否下降，且该结果能否在识别不完整性存在的情况下仍被稳健测量？
• RQ4 X射线选中的活动星系核的演化模式与光学选中的类星体相比如何？
• RQ5 巡天深度和光学完整度对高红移处空间密度估计可靠性有何影响？

主要发现

• 高光度活动星系核（log L_X ≈ 45–46 erg s⁻¹）的空间密度在 z ≈ 2 处达到峰值，与光学选中的类星体演化一致。
• 低光度活动星系核（log L_X ≈ 42–43 erg s⁻¹）的空间密度在 z ≈ 0.5–0.7 处达到峰值，显著低于高光度活动星系核的峰值红移。
• 对于 L_X < 10^45 erg s⁻¹，空间密度随高红移而下降，该结果通过严格处理光学识别不完整性得到证实。
• 从 z = 0 到空间密度峰值，高光度活动星系核的密度演化超过100倍，而低光度活动星系核的演化则小于10倍。
• 光度函数的形态随红移变化，证实X射线活动星系核存在光度依赖密度演化（LDDE），与先前对光学类星体的研究结果一致。
• 本研究共识别出944个类型1活动星系核和57个未识别源，构成了迄今为止最完整、最均匀的软X射线活动星系核样本，均匀填充了光度-红移平面。