[论文解读] The XMM-Newton survey of the ELAIS-S1 field II: optical identifications and multiwavelength catalogue of X-ray sources

C. Feruglio, F. Fiore+14 more|ArXiv.org|Jun 29, 2008

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用 12

一句话总结

该论文针对ELAIS-S1场中的478个X射线源，构建了多波段星表，利用XMM-Newton和Chandra的位置信息及偶然重合概率，识别了光学和红外对应体。光学探测率达94%，对R=24 brighter源中50%获得了光谱红移，47%被分类为宽线AGN，SED分析揭示了宿主星系性质与AGN遮蔽及光度之间的关联。

ABSTRACT

We present optical identifications and a multi-band catalogue of a sample of 478 X-ray sources in the XMM and Chandra surveys of the central 0.6 deg^2 of the ELAIS-S1 field. The optical/infrared counterpart of each X-ray source was identified using R and IRAC 3.6 um bands. This method was complemented by the precise positions obtained through Chandra observations. Approximately 94% of the counterparts are detected in the R band, while the remaining are blank fields in the optical down to R~24.5, but have a near-infrared counterpart detected by IRAC within 6 arcsec from the XMM centroid. The multi-band catalogue contains photometry in ten photometric bands (B to the MIPS 24 um). We determined redshift and classification for 237 sources (~50% of the sample) brighter than R=24. We classified 47% of the sources with spectroscopic redshift as broad-line active galactic nuclei (BL AGNs) with z=0.1-3.5, while sources without broad-lines are about 46% of the spectroscopic sample and are found up to z=2.6. We identified 11 type 2 QSOs among the sources with X/O>8, with z=0.9-2.6, high 2-10 keV luminosity (log(L2-10keV)>=43.8 erg/s) and hard X-ray colors suggesting large absorbing columns at the rest frame (logN_H up to 23.6 cm^-2). BL AGNs show on average blue optical-to-near-infrared colors, softer X-ray colors and X-ray-to-optical colors typical of optically selected AGNs. Conversely, narrow-line sources show redder optical colors, harder X-ray flux ratio and span a wider range of X-ray-to-optical colors. On average the SEDs of high-luminosity BL AGNs resemble the power-law typical of unobscured AGNs. The SEDs of NOT BL AGNs are dominated by the galaxy emission in the optical/near-infrared, and show a rise in the mid-infrared which suggests the presence of an obscured active nucleus.

研究动机与目标

• 利用多 epoch X射线及光学/红外数据，识别ELAIS-S1场中X射线源的光学和红外对应体。
• 为所有X射线源构建从B波段到24 μm的全面多波段测光星表。
• 对相当一部分源确定光谱红移并进行AGN分类，以研究AGN的群体特征。
• 通过光谱能量分布（SED）分析，推断宿主星系性质，并将其与AGN遮蔽及光度关联。
• 通过研究遮蔽与未遮蔽AGN的颜色和SED，评估AGN反馈在宿主星系演化中的作用。

提出的方法

• 利用XMM-Newton和Chandra的X射线位置提高源定位精度，降低位置不确定性。
• 在R波段和IRAC 3.6 μm波段应用偶然重合概率分析，识别每个X射线源最可能的光学/红外对应体。
• 整合10个波段（B至MIPS 24 μm）的测光数据，构建包含通量和星等的多波段星表。
• 对237个源（样本的50%）开展光谱后续观测，以确定红移并分类AGN类型（如BL AGN、II型QSO）。
• 利用SED拟合与模板比较，为68个额外源计算了测光红移。
• 分析SED和近红外颜色，推断宿主星系性质，区分星暴星系与非星暴星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 在ELAIS-S1场中，每个X射线源最可能的光学/红外对应体是什么？该识别的可靠性如何？
• RQ2 宽线与窄线AGN在光学和近红外颜色上如何不同？这揭示了何种遮蔽特性？
• RQ3 在X射线选源样本中，光谱红移和AGN类型（如BL AGN、II型QSO）的分布如何？
• RQ4 高光度AGN的SED与未遮蔽AGN模板相比有何差异？这暗示了宿主星系的何种性质？
• RQ5 AGN光度、宿主星系颜色，以及尘埃或非星暴恒星种群的存在之间存在何种关联？

主要发现

• 94%的X射线源在R波段被探测到（R ≤ 24.5），其余6%仅在XMM-Newton中心位置6″内的IRAC 3.6 μm波段被探测到。
• 对237个源（样本的50%）获得了光谱红移，其中47%被分类为宽线AGN（z = 0.1–3.5），46%为窄线源（红移最高达z = 2.6）。
• 在F(2–10 keV)/F(R) > 8、2–10 keV高光度（log L ≥ 43.8 erg s⁻¹）且硬X射线颜色显示大吸收柱密度（log NH最高达23.6 cm⁻²）的源中，光谱识别出11个II型QSO。
• BL AGN呈现蓝光学至近红外颜色，X射线能量谱较软，X射线与光学颜色典型反映未遮蔽AGN特征；而窄线源更红，X射线通量比更硬。
• 高光度BL AGN的平均SED呈现未遮蔽AGN典型的幂律形状，而非BL AGN则显示以星系主导的SED，并在中红外波段出现超量，表明存在遮蔽核。
• 低光度非BL AGN（log L₂₋₁₀keV < 43 erg s⁻¹）宿主为蓝色星暴星系（U-V和R-[3.6 μm]颜色更蓝），而高光度宿主更红，可能源于非星暴或尘埃遮蔽宿主，但测光分辨率无法区分两者。