[论文解读] The Hellas2XMM survey: III. Multiwavelength observations of hard X-ray selected sources in the PKS 0312-77 field

M. Brusa, A. Comastri+12 more|ArXiv.org|Jul 21, 2003

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 58被引用 40

一句话总结

本研究利用XMM-Newton和Chandra数据，对PKS 0312−77场中35个2–10 keV硬X射线选源进行了多波段后续观测，通过高精度位置实现了80%的光谱分类。研究发现，所有红移z > 1的源均为宽线活动星系核（AGN），其中部分源具有显著的本征吸收，另有约15%的源通过X射线与光学流量比及红外颜色被识别为高红移遮蔽AGN。

ABSTRACT

We present extensive optical, radio and infrared follow-up observations of a sample of 35 hard X-ray (2-10 keV) selected sources discovered serendipitously in the PV XMM-Newton observation of the radio-loud quasar PKS 0312-77 field, for which also an archival Chandra observation is available. The observations have been carried out as part of the HELLAS2XMM survey, a program aimed to understand the nature of the sources responsible for the bulk of the hard X-ray Background (XRB). The identification of the optical counterparts greatly benefits from the positional accuracy obtained from Chandra and radio observations. As a consequence, the spectroscopic completeness of the present sample (80%) is limited only by the faintness of the optical counterparts. The multiwavelength coverage of our survey allows us to unveil a large spread in the overall properties of hard X-ray selected sources. At low redshift (z<1), the source breakdown includes Broad Line AGN, Narrow Emission-Line Galaxies, and optically ``normal'' galaxies. All the ten sources at z>1 are spectroscopically classified as Broad Line AGNs. A few of them show significant intrinsic X-ray absorption (N(H)>10^22 cm^-2), further supporting previous evidence of a decoupling between optical and X-ray properties at high luminosities and redshifts. Finally, a non negligible fraction (15%) of the hard X-ray sources are not detected down to the limiting magnitude of the optical images. The corresponding high X-ray to optical flux ratio, X-ray and optical-infrared colors strongly suggest that they are high redshift, obscured AGN.

研究动机与目标

• 理解负责宇宙X射线背景（XRB）大部分辐射的硬X射线选源的本质。
• 研究具有深Chandra和XMM-Newton覆盖的场中硬X射线源的多波段特性。
• 确定硬X射线源的光谱分类完整性和红移分布，尤其关注高红移源。
• 通过X射线与光学流量比及红外颜色识别并表征遮蔽活动星系核（AGN）。
• 通过检验高光度和高红移下光学与X射线性质的解耦，测试AGN统一模型。

提出的方法

• 利用深XMM-Newton和Chandra X射线观测，在PKS 0312−77场中探测到35个2–10 keV的硬X射线源。
• 结合光学、射电和红外后续观测，识别对应体并测量红移。
• 借助Chandra和射电数据提供的高空间定位精度，尽管光学对应体较暗，仍实现了80%的光谱分类完整度。
• 采用固定光谱指数（Γ = 1.7）和银河系吸收模型进行谱拟合，估算2–10 keV通量和谱硬化比。
• 利用X射线与光学流量比及X射线/红外颜色识别候选高红移遮蔽AGN。
• 与先前调查（L01, SSC）进行交叉匹配，以验证通量测量和源可靠性，尤其针对硬谱源。

实验结果

研究问题

• RQ1 PKS 0312−77场中硬X射线选源的红移和谱分类分布如何？
• RQ2 高红移（z > 1）硬X射线源在多大程度上表现出本征X射线吸收？这如何影响其分类？
• RQ3 有多少硬X射线源在光学成像中未被探测到？其多波段特性如何暗示其为高红移遮蔽AGN？
• RQ4 本研究的通量测量与先前调查（L01, SSC）相比如何？差异原因是什么？
• RQ5 硬X射线源的观测特性在多大程度上支持或挑战AGN统一模型和XRB合成模型？

主要发现

• 由于Chandra和射电数据提供的高空间定位精度，80%的硬X射线源实现了光谱分类，仅受限于光学对应体的暗弱。
• 所有10个z > 1的源均被分类为宽线AGN，表明高光度、高红移AGN可在硬X射线巡天中被探测到。
• 相当一部分源（≥15%）在光学成像中未被探测到，其高X射线与光学流量比及X射线/红外颜色与高红移遮蔽AGN一致。
• 少数高红移源表现出本征X射线吸收（N_H > 10^22 cm⁻²），支持在高光度和高红移下光学与X射线性质的解耦。
• 本研究的通量测量与SSC结果一致（差异约10%以内），但通常比L01值高25–30%，可能源于围积能量校正和检测算法的差异。
• 三个谱最硬的源（HR > 0）被L01遗漏，但在SSC和本研究中被探测到，证实了硬X射线选源在识别遮蔽AGN中的重要性。