[論文レビュー] Red AGN in XMM-Newton/SDSS fields

A. Georgakakis, I. Georgantopoulos+1 more|CERN Bulletin|Nov 10, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、XMM-NewtonおよびSDSSの領域における赤いX線活性銀河核（AGN）を調査し、z < 1の光学的に赤いX線源、特にg−r > 0.4を満たすものについて、~17%が拡散X線背景に寄与しており、Γ ≈ 1.4のパワー則に従うX線スペクトルと整合的であることが判明した。この集団には遮蔽されたAGNと遮蔽されていないAGNが含まれ、宿主銀河の星間光による希釈が赤い光学的色の主な要因である。

ABSTRACT

In this paper we combine archival and proprietary XMM-Newton observations (about 5deg^2) that overlap with the Sloan Digital Sky Survey to explore the nature of the moderate-z X-ray population. We focus on X-ray sources with optically red colours (g-r&gt;0.4), which we argue are important for understanding the origin of the X-ray background. Firstly, these systems constitute a significant fraction, about 2/3, of the z&lt;1 X-ray population to the limit f(2-8keV)~2e-14cgs. Secondly, their luminosity function under evolution of the form ~(1+z)^3 suggests that they could be responsible for about 17 per cent of the diffuse X-ray background to z=1. Thirdly, their stacked X-ray spectrum in the range 1-8keV is consistent with a power-law distribution with Gamma~1.4 (without fitting intrinsic absorption), i.e. similar to the diffuse X-ray background. We find that the optically red X-ray population comprises a mixed bag of objects, both obscured (N_H&gt;1e22 cm^{-2}) and unobscured (N_H&lt;1e22 cm^{-2}), with a wide range of X-ray luminosities up L_X~1e44cgs. We argue that dilution of the AGN light by the host galaxy may play a role in shaping the continuum optical emission of this population. Finally, we explore a possible association of these sources and the moderate-z red (J-Ks&gt;2mag) AGNs identified in the Two Micron All Sky Survey (2MASS). The median N_H of the red X-ray sources studied here is ~1e21cm^{-2}, lower than that found for the 2MASS AGNs, suggesting different populations.

研究の動機と目的

• 中赤方偏移（z < 1）の光学的に赤いX線源（g−r > 0.4）の性質を理解すること。これらはX線背景に顕著な寄与を示す可能性がある。
• 光度関数の進化を用いて、これらの赤いX線源が拡散X線背景（XRB）に寄与する割合を特定すること。
• この集団における赤い光学的色の主な原因が星間光の希釈か、ほこりによる遮蔽かを調査すること。
• 2MASSで選別された赤いAGNと比較して、これらの赤いX線AGNのX線特性（特にN_Hおよびスペクトル形状）を検討すること。
• 観測されたX線スペクトル特性（例：光子指数）および遮蔽の役割が、このサンプルのX線および光学的特徴をどのように規定しているかを評価すること。

提案手法

• XMM-Newtonのアーカイブおよび独自観測データ（5 deg²）を、SDSS DR2と重複する領域で統合し、28点の指向観測を実施。露出時間は2–67 ks、中央値は15 ksであった。
• 合算されたPN+MOS画像を用い、ウェーブレットベースの源抽出法（6σ閾値）を用いて2–8 keVバンドでのX線源検出を実施。
• X線源をSDSSの光学/光度データと交差照合し、g−r > 0.4を満たす源を選別し、赤いX線AGN集団を定義した。
• 赤いX線源集団のX線光度関数を構築し、その進化を∝(1+z)^3としてモデル化することで、XRBへの寄与を推定した。
• 1–8 keVバンドで赤いX線源のスタックスペクトルを生成し、平均スペクトル勾配（Γ）を導出。内部吸収のフィッティングは行わなかった。
• X線スペクトルフィッティングによりN_Hを推定し、2MASS AGN集団と比較することで、遮蔽および色の特性の差を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z < 1のX線源のうち、光学的に赤い源（g−r > 0.4）はどの程度の割合を占め、X線背景とどのように関係しているか？
• RQ2 赤いX線AGNのX線スペクトル特性（例：光子指数Γ）は、拡散X線背景とどの程度類似しているか？
• RQ3 これらのAGNの光学的赤さは、主にほこりによる減光か、宿主銀河の光による希釈によるものか？
• RQ4 赤いX線AGNのX線遮蔽特性（N_H）は、2MASSで選別された赤いAGN（J−K > 2 mag）と比較してどう異なるか？
• RQ5 赤いX線AGNの観測されたX線光度関数およびスペクトルエネルギー分布は、古く均一な星間物質からのAGN希釈によって説明可能か？

主な発見

• 光学的に赤いX線源（g−r > 0.4）は、f(2–8 keV) ≈ 2×10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²まで低下するz < 1のX線源の約2/3を占める。
• 赤いX線AGNの光度関数は∝(1+z)^3に従って進化し、z = 1まででXRBに約17%の寄与を示す。
• 1–8 keVバンドでの赤いX線源集団のスタックスペクトルは、光子指数Γ ≈ 1.4のパワー則モデルと整合的であり、拡散X線背景のスペクトル形状と一致する。
• 赤いX線AGN集団にはN_H > 10²² cm⁻²の遮蔽された源とN_H < 10²² cm⁻²の遮蔽されていない源が含まれ、X線光度はL_X ≈ 10⁴⁴ erg s⁻¹まで達する。
• 宿主銀河の星間光による希釈、特に古く均一な星間物質からの寄与が、rバンドの光学的連続スペクトルの最大60%を説明可能であり、rバンドで最大80%の寄与があれば、赤い色を生じさせうる。
• 赤いX線集団の中央値N_Hは約10²¹ cm⁻²であり、2MASSで選別された赤いAGN（J−K > 2 mag）の約10²² cm⁻²と比較して顕著に低い。これは、異なる集団である可能性を示唆している。