[論文レビュー] The HELLAS2XMM survey: VI. X-ray absorption in the 1dfAGN sample through a spectral analysis

G. C. Perola, Simonetta Puccetti+14 more|ArXiv.org|Apr 2, 2004

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 29被引用数 69

ひとこと要約

本研究では、HELLAS2XMM 1df調査の106個のX線選択AGNについて、XMM-Newtonスペクトルデータを用いてX線吸収を分析した。その結果、主な宇宙X線背景合成モデルが予測するよりも、X線吸収AGN（log NH > 22）の割合が顕著に低く、有意水準99.999％で乖離が確認された。結果は、明るさや赤方偏移に依存しない平坦な固有N_H分布と、明るさの変化のみを伴うモデルを支持しており、10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス限界において、1平方度あたり約48個の遮蔽されたQSOが存在すると推定された。

ABSTRACT

The spectroscopic analysis of 117 serendipitous sources in the HELLAS2XMM 1df (1 degree field) survey is described. Of these, 106 sources, of which 86% have a spectroscopic redshift, are used to evaluate the fraction of X-ray absorbed (log NH>22) Active Galactic Nuclei (AGN) in the 2--10 keV flux range 0.8-20E-14 erg/cm2/s. This fraction turns out lower than what is predicted by two well known Cosmic X-Ray Background synthesis models, and the discrepancy is significant at the 99.999% level. This result consolidates the findings recently obtained by other authors. In the flux interval explored, the data are consistent with an intrinsic distribution of the absorbing columns (flat per decade above logNH>21) independent of luminosity and redshift, together with an AGN luminosity function evolving purely in luminosity. It is shown that, on the other hand, extrapolation to lower fluxes fails to reproduce the results inferred from the Chandra Deep Field North survey. It is found that about 40% of the high luminosity sources in our sample have best fit logNH>22, and the surface density of these X-ray obscured QSOs can then be estimated at about 48 per square degree, at the flux limit of ~1E-14} erg/cm2/s of the HELLAS2XMM 1df survey. As a side issue, 5 or 6 out of 60 sources, that is about 10%, identified with broad line AGN, turn out to be affected by logNH>22 absorption.

研究の動機と目的

• 0.8–20 × 10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス範囲において、2–10 keVバンドでのX線吸収AGN（log NH > 22）の割合を特定すること。
• 観測されたX線吸収割合が、既存の宇宙X線背景（XRB）合成モデルと整合しているかどうかを検証すること。
• 106個のスペクトロスコピックに確認されたAGNのサンプルを用いて、吸収の明るさおよび赤方偏移への依存性を評価すること。
• HELLAS2XMM 1df調査のフラックス限界における、高吸収QSO（log NH > 22）の表面密度を推定すること。

提案手法

• 1df領域内の117個の偶然的X線源について、XMM-Newton EPIC pnおよびMOSデータのスペクトルフィッティングを実施し、106個のスペクトロスコピック赤方偏移を持つ源に焦点を当てた。
• 20–40弧秒の半径を有する円形領域から源および背景のカウントを抽出し、CCD欠損部およびギャップを除いた源なし領域を背景として使用した。
• 光子指数ΓおよびN_Hを自由パラメータとして含むスペクトルモデルを用い、0.5–10 keVエネルギー範囲でフィッティングを行い、観測されたおよび非吸収フラックスを用いて吸収補正を実施した。
• 補助応答関数を適用し、カイ二乗最小化法を用いて各源の最良適合N_HおよびΓ値を決定した。
• スペクトロスコピック赤方偏移のない源については、基準赤方偏移（z=1およびz=2）を仮定して明るさおよび吸収特性を推定した。
• 2つの代表的なXRB合成モデル（Comastri et al. 1995; Gilli et al. 2001）の予測と観測された吸収割合を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 0.8から20 × 10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス範囲において、2–10 keVバンドでのX線吸収AGN（log NH > 22）の観測された割合は何か？
• RQ2 観測された吸収割合は、代表的な宇宙X線背景合成モデルの予測とどのように比較されるか？
• RQ3 観測フラックス範囲内において、吸収コロナ（N_H）の固有分布は明るさおよび赤方偏移に依存しないか？
• RQ4 HELLAS2XMM 1df調査のフラックス限界（約10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹）における、高吸収QSO（log NH > 22）の表面密度は何か？
• RQ5 低フラックス領域におけるチャンドラ・ディープフィールド・ノース調査の結果と、本研究の結果はどの程度一致または矛盾するか？

主な発見

• 観測されたX線吸収AGN（log NH > 22）の割合は、2つの主要なXRB合成モデルの予測よりも顕著に低く、有意水準99.999％以上で乖離が確認された。
• サンプル内の高明るさAGNの約40％が最良適合log NH > 22を示し、10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹のフラックス限界において、1平方度あたり約48個の遮蔽QSOが存在すると推定された。
• データは、log NH > 21以上で一定（10年ごとに一定）の平坦な固有N_H分布（独立した明るさおよび赤方偏移）と整合的である。
• 観測された吸収特性は、N_H分布の変化がなく、明るさのみが進化するAGN明るさ関数で最もよく記述される。
• 低フラックス領域への結果の外挿は、チャンドラ・ディープフィールド・ノース調査から推定される結果を再現できないため、フラックス依存の乖離が示唆された。
• ブロードラインAGNの約10％（60個中5–6個）が高吸収（log NH > 22）であることが判明し、X線吸収が狭線またはタイプ2 AGNに限定されないことを示唆した。