[論文レビュー] The HELLAS2XMM survey. V. Near-Infrared observations of X-ray sources with extreme X/O ratios

M. Mignoli, L. Pozzetti+13 more|ArXiv.org|Jan 15, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 62被引用数 41

ひとこと要約

本研究では、Hellas2XMM調査における極めて高いX線対可視光（X/O）フラックス比を示す11のハードX線源を特定・特徴付けるために、VLT/ISAACを用いた深さのある近赤外（Ksバンド）観測が行われた。11個中10個の源は明るく、極めて赤いKsバンド対応源（Ks < 19、R−K > 5）を示し、極端に赤いオブジェクト（EROs）として分類された。形状的特徴から、これらは主に質量が大きく、高赤方偏移の楕円形銀河であり、遮蔽された（タイプII）クェーサーを宿していると判明した。主な発見は、約10％の最も明るいAGN（LX > 10⁴⁴ erg s⁻¹）が、可視光および近赤外線調査では見逃されている遮蔽された高赤方偏移の楕円形銀河宿主であるということであり、高X/OのX線選択法が、遮蔽されたAGNの質量的・初期型宿主を研究する強力な手法であることが示された。

ABSTRACT

We present the results of deep near-infrared observations of 11 hard X-ray selected sources in the Hellas2XMM survey, with faint optical magnitude (R&gt;24) and high X-ray-to-optical flux ratio. All but one of the sources have been detected in the Ks band, with bright counterparts (Ks&lt;19) and red colors (R-K&gt;5), and therefore belong to the ERO population. A detailed analysis of the surface brightness profiles allows us to classify all of the NIR counterparts. There are 2 point-like objects, 7 elliptical galaxies and one source with a disky profile. None of the extended sources shows any evidence for the presence of a central unresolved object tracing the putative X-ray emitting AGN. Using both the R-K colors and the morphological information, we have estimated for all the sources a ``minimum photometric redshift'', ranging between 0.8 and 2.4; the elliptical hosts have zmin=0.9-1.4. We computed the X-ray properties using these redshifts: most of the sources have NH&gt;10^{22}, with unabsorbed X-ray luminosities up to 10^{45}erg s^{-1}. These objects therefore belong to the population of obscured (Type II) quasars and, from a statistical point of view, they turn out to be a non-negligible fraction (~10%) of the most luminous AGN. Selecting the high X/O sources for a follow-up study in the NIR is therefore a powerful technique aimed at studying at high redshift the hosts of Type II AGN. Overall, our results seem to indicate that the hosts are mostly elliptical galaxies at z~1, and that these near-IR bright objects would be among the most massive spheroids at these epochs.

研究の動機と目的

• 極めて高いX/O比（fX/fopt > 10）を示すハードX線源の宿主銀河を特定・特徴付けること。これらは高赤方偏移で遮蔽されたAGNである可能性が強い。
• 高分解能近赤外線画像を用いて、これらの源の形態的および光度的性質を特定すること。
• 最小光度的赤方偏移と内在的X線性質を推定し、X線放射の性質を分類すること。
• これらの源が宇宙X線背景および遮蔽されたクェーサーの集団に果たす役割を評価すること。
• 高X/OのX線選択法が、遮蔽されたAGNを有する質量的・高赤方偏移の楕円形銀河を効果的に同定できるかどうかを評価すること。

提案手法

• VLTのパラナル観測所に設置されたISAAC機器を用いて、高形態的忠実度を実現するサブアーキセコンド未塔の見かけの分解能を得るための深さのある近赤外線画像観測が実施された。
• 近赤外線対応源の表面輝度プロファイルに、Sersic、指数関数的、および点源モデルを適合させ、銀河の形態を分類した。
• R−K色指数を用いて、既知のクェーサーおよび銀河テンプレートと比較することで、最小光度的赤方偏移を推定した。
• XMM-Newtonデータから得られたX線フラックスと赤方偏移をもとに、X線発光度と内在的吸収（NH）を計算した。
• 他のX線調査との統計的比較を通じて、観測されたERO集団の稀少性と有意性を評価した。
• X線から近赤外線までの多波長データを統合し、源のクロス識別と特徴付けを実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 極めて高いX/O比を示すハードX線源の近赤外線対応源の形態的性質は何か？
• RQ2 これらの高X/O源の最小光度的赤方偏移は何か？ また、既知のAGNおよび銀河集団と比較してどう異なるか？
• RQ3 これらの源はどの程度遮蔽されているか？ また、最も明るいAGN（LX > 10⁴⁴ erg s⁻¹）のうち、可視光および近赤外線調査で遮蔽のため見逃される割合はどの程度か？
• RQ4 これらの高X/O X線源の宿主は、高赤方偏移における質量的で進化した楕円形銀河の兆候を示しているか？
• RQ5 高X/O X線選択法は、可視光／近赤外線調査では検出されない遮蔽されたクェーサーを、質量的で初期型の宿主で効果的に同定できるか？

主な発見

• サンプルに含まれる11の高X/O X線源のうち10個がKsバンドで検出され、Ks < 19であった。これは明るい近赤外線対応源であることを示している。
• 検出されたすべての源が極めて赤色（R−K > 5）であり、10個中9個がより厳しいERO基準（R−K > 5.3）を満たしており、高赤方偏移およびダストによる赤化を示している。
• 形態的分析の結果、2つの点源と7つの楕円形（バルジ型）銀河が判明した。残りの1つの源のみが指数関数的プロファイルに最もよく適合し、ディスク型の形態を示した。
• 延長した源のいずれに対しても、中心に非分解能のない核成分は検出されず、宿主銀河内に遮蔽されていないAGNが存在しないことが示された。
• 延長した源の最小光度的赤方偏移はzmin = 0.80〜1.45の範囲であり、2つの点源はz ~ 2のクェーサーと整合的であった。
• 11個中10個の源が内在的吸収（NH > 10²² cm⁻²）を示し、非遮蔽2–10 keV X線発光度はすべて10⁴⁴ erg s⁻¹以上であった。これにより、これらはタイプIIクェーサーとしての分類が確認された。