[논문 리뷰] The dependency of AGN infrared color-selection on source luminosity and obscuration: An observational perspective in CDFS and COSMOS

Hugo Messias, J. Afonso외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 11.

Astronomical Observations and Instrumentation참고 문헌 10인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 CDFS 및 COSMOS 영역의 깊은 X선 및 적외선 데이터를 활용하여 적외선(IR) 색상 선택이 빛의 세기와 차폐 정도에 따라 활성은하핵(AGN) 탐지에 어떤 영향을 미치는지 조사한다. 연구 결과, IR 선택은 유일하게 중간 수준의 X선 복사계수에서만 (log LX ≈ 43.3–44) 차폐되지 않은(유형-1) AGN에 심각한 편향을 보이며, 높은 복사계수에서는 유형-1과 유형-2 AGN 모두에 대해 선택 효율이 동일하고, 저복사계수의 차폐된 AGN는 여전히 IR 단독 조사로 거의 탐지되지 않는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

AIMS. This work addresses the AGN IR-selection dependency on intrinsic source luminosity and obscuration, in order to identify and charaterise biases which could affect conclusions in studies. METHODS. We study IR-selected AGN in the Chandra Deep Field South (CDFS) survey and in the Cosmological Survey (COSMOS). The AGN sample is divided into low and high X-ray luminosity classes, and into unobscured (type-1) and obscured (type-2) classes by means of X-ray and optical spectroscopy data. Specifically in the X-rays regime, we adopt the intrinsic luminosity taking into account the estimated column density (N_H). We also take the chance to highlight important differences resulting from adopting different methods to assess AGN obscuration. RESULTS. In agreement with previous studies, we also find that AGN IR-selection efficiency shows a decrease with decreasing source AGN X-ray luminosity. For the intermediate-luminosity AGN population (43.3

연구 동기 및 목표

• 내재된 AGN 복사계수와 차폐 정도가 적외선(IR) 색상 선택의 효율성에 어떻게 영향을 미치는지 평가하기.
• 특히 차폐된(유형-2) 및 저복사계수 AGN의 부족한 표현을 포함한 IR 기반 AGN 조사의 편향을 정량화하기.
• X선 대비 광학 스펙트로스코피 방법을 사용한 차폐 분류 방법의 차이가 선택 효율에 어떤 영향을 미치는지 평가하기.
• 특히 차폐된 및 저복사계수 소스를 포함한 완전한 AGN 집단을 탐지하기 위한 최적의 다중 파장 전략을 도출하여 향후 AGN 조사에 안내하기.
• 향후 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 넓은 대역 필터가 고적색도 및 낮은 신호 대 잡음 비율에서 AGN와 비-AGN SED를 어떻게 분리할 수 있을지 예측하기.

제안 방법

• 깊은 X선, 적외선, 광학 스펙트로스코피 데이터를 포함한 다중 파장 데이터를 바탕으로 CDFS 및 COSMOS 영역에서 IR로 선택된 AGN 샘플을 구성하였다.
• X선 데이터에서 유도된 열차단 밀도(NH)에 따라 보정된 내재 복사계수를 사용하여 AGN를 저, 중간, 고 복사계수 X선 복사계수 범주로 분류하였다.
• X선 및 광학 스펙트로스코피 진단을 사용하여 유형-1(차폐되지 않음)과 유형-2(차폐됨) AGN를 구분하여 각 방법 간 일관성을 평가하였다.
• X선 탐지된 AGN 중 IR 색상 절단 기준으로 복구된 비율을 비교하여 IR 색상 선택 효율이 복사계수 및 차폐 정도에 따라 어떻게 달라지는지 분석하였다.
• 적외선 색상이 적색편이 및 차폐 수준에 따라 어떻게 변화할지를 모의하기 위해 먼지 재방출 템플릿을 사용하여 SED를 모델링하였으며, 기대되는 광학적 산란을 통합하였다.
• 미래 JWST의 넓은 대역 필터(2.0, 4.4, 7.7, 18 μm)가 AGN 주도 SED와 항성 형성 또는 휴면 SED를 어떻게 구분할 수 있는지 성능을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 내재된 AGN X선 복사계수에 따라 IR 색상 선택 효율은 어떻게 변하는가?
• RQ2 IR 색상 선택은 유형-1 AGN에 편향되며, 만약 그렇다면 어떤 복사계수 및 차폐 조건에서 그러한 편향이 발생하는가?
• RQ3 X선 대비 광학 스펙트로스코피를 사용한 AGN 차폐 분류 방법의 차이가 측정된 선택 효율에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 저복사계수 및 고차폐 AGN 집단을 회복하기 위해 가장 효과적인 다중 파장 전략은 무엇인가?
• RQ5 향후 제임스 웹 우주망원경의 적외선 필터가 스펙트로스코피가 불가능한 깊은 조사에서 AGN 선택을 어떻게 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• IR 색상 선택은 중간 X선 복사계수에서만 유의미한 편향을 보이며 (43.3 ≤ log(LX) ≤ 44), 이 범위에서 차폐된 소스의 효율이 떨어진다.
• 가장 높은 X선 복사계수에서 (log(LX) > 44), IR 선택은 유형-1과 유형-2 AGN 모두에 대해 동일한 효율을 보이며, 이 복사계수에서는 차폐 편향이 없다는 것을 시사한다.
• 저복사계수 AGN (log(LX) < 43.3)에서는 IR 선택이 매우 불완전하며, 낮은 탐지율로 인해 큰 통계적 오차가 발생한다.
• 유형-1 AGN는 적색편이 z ≤ 1.6일 때에만 내재적으로 유형-2 AGN보다 더 높은 복사계수를 가지며, 이것이 浅층 IR 조사가 유형-1 소스를 우선적으로 탐지하는 이유를 설명한다.
• 차폐 분류 방법의 선택(X선 대비 광학 스펙트로스코피)이 결과에 큰 영향을 미치며, 이로 인해 보고된 차폐된 비율에 큰 불일치가 발생한다.
• 깊은 딱딱한 X선 조사(NuSTAR 등), 고해상도 적외선 영상 또는 IR-라디오 병합 선택이 저복사계수 및 고차폐 AGN를 회복하는 데 필수적이다.
• JWST의 2.0, 4.4, 7.7 및 18 μm 넓은 대역 필터는 스펙트로스코피가 불가능한 조사 깊이에서 AGN 주도 SED와 비-AGN SED를 분리하는 데 핵심적인 역할을 할 것이다.