[논문 리뷰] The contribution of AGNs to the X-ray background

A. Comastri, Gianluca Setti외 2명|arXiv (Cornell University)|1994. 09. 27.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 50

한 줄 요약

이 논문은 활성 은하핵(AGNs)의 통합 모델을 제안하며, 우주론적 진화를 고려해 흡수된 및 흡수되지 않은 AGN 인구를 결합함으로써 5–100 keV 범위의 갈색외 X선 배경(XRB)을 설명한다. Boyle 등(1993)의 X선 스펙트럼 특성과 X선 빛의 함수(XLF)를 사용하여, 모델은 XRB 스펙트럼을 잘 맞추며, AGN이 ROSAT의 연한 X선 배경(1–2 keV)에 약 ~74% 기여함을 예측하여 이전의 스펙트럼 형상과 소스 수에 대한 불일치를 해결한다.

ABSTRACT

We report the results of a detailed analysis of the contribution of various classes of AGNs to the extragalactic X-ray background (XRB). The model is based on the unification schemes of AGNs and on their related X-ray spectral properties in the light of recent observational results. The integrated emission from AGNs, when folded with an appropriate cosmological evolution law, can provide a good fit to the XRB over a wide energy range, from several to $\sim$ 100 keV, while it contributes only about 74\% of the ROSAT soft XRB. The model predictions have been checked against all available observational constraints from both hard and soft X-ray surveys (counts, redshift distributions and average X-ray source spectral properties).

연구 동기 및 목표

• 개별 AGN의 급격한 X선 스펙트럼과 갈색외 X선 배경(XRB)의 평탄한 스펙트럼 사이에 오랫동안 지속된 모순을 해결하기 위해.
• X선 배경(XRB)이 AGN 통합 복사에 의해 설명될 수 있는지, AGN 통합 모델의 통합 체계 하에서 검증하기 위해.
• 연한 X선 및 딱딱한 X선 영역에서 관측된 XRB 스펙트럼, 소스 수, 적색편이 분포와의 일치를 확보하기 위해.
• XRB와 관측된 활성은하핵(Sy 2/Sy 1)은하계 비율을 일치시키기 위해 필요한 고유의 투과율 열화도(NH) 분포를 규명하기 위해.
• AGN의 우주론적 진화와 70 keV 이상의 스펙트럼 절단 또는 끊김의 역할이 XRB를 적합시키는 데 어떤 영향을 미치는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 먼저, 사이다 토루스를 기준으로 한 선형 시야 각도의 차이로 세이퍼트 1 및 2 은하가 다를 뿐인 AGN 통합 모델을 채택한다.
• AGN의 수 밀도와 빛의 분포를 기반으로 하기 위해 Boyle 등(1993)의 X선 빛의 함수(XLF)를 사용한다.
• 흡수된 및 투과되지 않은 AGN의 진화를 모델링하기 위해 적색편이의 절단점이 z ≈ 2.0–2.5인 우주론적 진화 법칙을 적용한다.
• X선 스펙트럼 특성을 통합: 2–10 keV 범위에서 평탄한 파wr 레이저(α ≈ 0.7)를 사용하며, 약 70 keV 이상에서 지수적 절단 또는 스펙트럼 끊김을 포함한다.
• 스펙트럼 템플릿과 우주론적 진화를 고려해 AGN 인구의 복사 에너지를 통합하여 XRB를 모델링한다.
• 모델의 일관성을 연한 X선 소스 수(RADOS), 적색편이 분포, 평균 소스 스펙트럼과 비교하여 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5에서 100 keV 사이의 XRB 스펙트럼은 통합 모델 하에서 AGN의 통합 복사에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ2 관측된 XRB와 소스 수를 재현하기 위해 필요한 AGN의 고유 투과율 열화도(NH) 분포는 무엇인가?
• RQ3 특히 z ≈ 2–2.5에서 적색편이 절단점이 있는 AGN의 우주론적 진화는 XRB 적합에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 연한 X선 또는 딱딱한 X선으로 선택된 두 개의 별개 AGN 인구가 서로 다른 스펙트럼 또는 진화적 특성을 가져야 하는가?
• RQ5 모델이 ROSAT 1–2 keV XRB에 대해 관측된 약 74%의 AGN 기여를 어느 정도 잘 예측하는가?

주요 결과

• 모델은 5–100 keV 에너지 범위에서 XRB 스펙트럼을 매우 정확하게 재현하며, 딱딱한 X선 피크와 연한 X선 소스 수를 모두 잘 맞춘다.
• AGN은 ROSAT 연한 X선 배경(1–2 keV)에 약 74% 기여하며, 관측 제약 조건과 일치한다.
• XRB와 소스 수 데이터를 잘 맞추기 위해 고유의 투과율 열화도가 NH = 10^21 – 10^25 cm⁻² 범위인 매우 투과된 AGN 인구가 필요하다.
• 유도된 Sy 2 대 Sy 1 은하 비율(2.4–3.7)은 관측된 값(예: Huchra & Burg, 1992의 2.3 ± 0.7)과 일치하며, 통합 모델을 지지한다.
• 두 개의 별개 AGN 인구가 필요하지 않다; 딱딱한 X선으로 선택된 AGN은 연한 X선으로 선택된 것들과 동일한 진화적 특성을 가져야 한다.
• AGN 스펙트럼이 약 70 keV 이상에서 지수적 절단 또는 스펙트럼 끊김을 보일 경우, 모델은 안정적으로 유지되며 이는 XRB 피크를 적합시키는 데 필수적이다.