[論文レビュー] The cosmological properties of AGN in the XMM-Newton Hard Bright Survey

R. Della Ceca, Caccianiga, A.+8 more|ArXiv.org|May 13, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、XMM-Newtonハード明るい偶然サーベイ（HBSS）を分析し、吸収されたおよび吸収されないAGNの宇宙論的性質を調査する。吸収されたAGNの割合はX線全放射光度が増加するにつれて減少することが判明し、単純な統一模型よりも放射率制限付きのほこりだらけのトーラス模型を支持する。また、光学サーベイとの間接的比較によりコンプトン厚いAGNのX線発光関数（XLF）が導出された。

ABSTRACT

(ABRIDGED) We investigate here the XLF of absorbed (Nh between 4E21 and E24 cm-2) and unabsorbed (Nh < 4E21 cm-2) AGN, the fraction of absorbed AGN as a function of Lx (and z), the intrinsic Nh distribution of the AGN population, and the XLF of Compton Thick (Nh > E24 cm-2) AGN. To carry out this investigation we have used the XMM-Newton Hard Bright Serendipitous Sample (HBSS) a complete sample of bright X-ray sources (fx > 7E-14 cgs) at high galactic latitude (|b| > 20 deg) selected in the 4.5-7.5 keV energy band. The HBSS sample is now almost completely identified (97% spectroscopic ID) and it can be safely used for a statistical investigation. The HBSS contains 62 AGN out of which 40 are unabsorbed (or marginally absorbed; Nh < 4E21 cm-2) and 22 are absorbed (Nh between 4E21 and E24 cm-2). Absorbed and unabsorbed AGN are characterized by two different XLF with the absorbed AGN population being described by a steeper XLF, if compared with the unabsorbed ones, at all luminosities. The intrinsic fraction F of absorbed AGN with L(2-10 keV) > 3E42 cgs is 0.57+/-0.11; we find that F decreases with the intrinsic luminosity, and probably, increases with the redshift. Our data are consistent with a flat Log Nh distribution for Nh between E20 and E24 cm-2. Finally, by comparing the results obtained here with those obtained using an optically selected sample of AGN we derive, in an indirect way, the XLF of Compton Thick AGN. The density ratio between Compton Thick AGN (Nh > E24 cm-2) and Compton Thin AGN (Nh < E24 cm-2) decreases from 1.08+/-0.44 at Lx E43 cgs to 0.23+/-0.15 at Lx E45 cgs.

研究の動機と目的

• 完全でハードX線で選別されたサンプルにおける吸収・非吸収AGNのX線全放射光度関数（XLF）を決定すること。
• 吸収AGNの固有割合（NHが4×10²¹〜10²⁴ cm⁻²の間）を、光度および赤方偏移の関数として測定すること。
• AGNの固有NH分布を制約し、それが宇宙X線背景（CXB）生成モデルと整合するかを評価すること。
• 光学AGNサンプルとの間接的比較により、コンプトン厚いAGN（NH ≥ 10²⁴ cm⁻²）のXLFを推定すること。
• 観測された吸収割合と光度の反比例関係が、単純な統一AGN模型の妥当性を検証すること。

提案手法

• XMM-Newtonハード明るい偶然サンプル（HBSS）を用いる。これは、4.5–7.5 keVバンドで選別された、完全で高銀緯度の明るいX線源（fx ≥ 7×10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹）のサンプルである。
• 分光的赤方偏移および吸収深さ（NH）測定を適用し、62個のAGNを非吸収（NH < 4×10²¹ cm⁻²）または吸収（4×10²¹ ≤ NH ≤ 10²⁴ cm⁻²）に分類する。
• 光電気吸収による選別バイアスを補正し、固有割合Fを導出する。
• Log NH分布をモデル化し、10²⁰〜10²⁴ cm⁻²の間で平坦であるかを、局所のハードX線選別サンプルと比較して評価する。
• スローン・デジタル・スカイ・サーベイ（Simpson 2005）の光学AGN割合を用い、全放射光度関数マッチングにより、コンプトン厚いAGNのXLFを間接的に推定する。
• 遮蔽物質の覆いの因子の光度進化を分析し、放射率制限付きほこりだらけのトーラスのような理論的モデルと比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 吸収AGNの固有割合（NHが4×10²¹〜10²⁴ cm⁻²の間）は、X線全放射光度および赤方偏移とともにどのように変化するか？
• RQ2 AGNの固有NH分布の形状は何か？ また、局所のハードX線選別サンプルと比較するとどうなるか？
• RQ3 観測された吸収割合と光度の反比例関係は、単純な統一AGN模型と整合するか？
• RQ4 コンプトン厚いAGN（NH ≥ 10²⁴ cm⁻²）のX線全放射光度関数（XLF）は、光学AGN統計からどのように間接的に推定されるか？
• RQ5 吸収割合の観測された傾向は、遮蔽物質の放射率制限付きまたは光度依存の覆いの因子を支持するか？

主な発見

• X線全放射光度LX ≥ 3×10⁴² erg s⁻¹のとき、吸収AGNの固有割合Fは0.57 ± 0.11であり、光度が増加するにつれて減少する。
• Fは赤方偏移とともに増加する可能性があり、これは宇宙時間に伴うAGNの遮蔽特性の進化を示唆する。
• Log NH分布は10²⁰〜10²⁴ cm⁻²の間で平坦であり、局所のハードX線選別サンプルと整合する。
• コンプトン厚いAGNのXLFは、2つのパワーロー関数で最もよく記述され、γ₁ = 1.55、γ₂ = 2.61、log L⋆ = 44、log A_thick = -6.32である。
• コンプトン厚いAGNとコンプトン薄いAGNの密度比Qは、約10⁴³ erg s⁻¹では1.08 ± 0.44から、約10⁴⁵ erg s⁻¹では0.23 ± 0.15に減少する。
• 観測された吸収割合と光度の反比例関係は、単純な統一AGN模型とは整合しないが、放射率制限付きほこりだらけのトーラス模型および遠く離れた分子ガスディスクを含む代替モデルとは整合する。