[论文解读] Beyond the standard model for the cosmic X-ray background

R. Gilli, G. Risaliti+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 30, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 7

一句话总结

本文通過使用更新的活動星系核（AGN）光度函數和類型2 AGN 的本地柱密度分佈，對宇宙X射線背景（XRB）的標準模型進行了重新檢視。研究發現，除非類型2 AGN 的演化速度比類型1 AGN 更快，或在高紅移時存在額外的硬譜源，否則XRB將持續被低估。

ABSTRACT

The synthesis model for the cosmic X-ray background (XRB) -based on the integrated emission of Active Galactic Nuclei (AGNs)- is complemented with new observational results. We adopt the most recent estimates of the AGN X-ray luminosity function and evolution. We adopt the column density distribution of type 2 AGNs observed in the local Universe, instead of describing it as a set of free parameters. We maintain the standard assumptions that type 2 AGNs have the same luminosity function -apart from a constant factor- and the same evolution of type 1s, and that the spectral shapes of both types are independent of redshift. We explore various parametrizations of the data, and in all cases we find that the XRB can be fitted, but the number density ratio of type 2s to type 1s must be higher than the local value, and/or the hard X-ray counts in the 2-10 keV band and the preliminary BeppoSAX counts in the 5-10 keV band are underestimated at a level of a few sigma. These results consistently suggest that type 2 AGNs could undergo a faster evolution than type 1s, or other sources with hard X-ray spectra might contribute to the XRB at intermediate or high redshifts.

研究动机与目标

• 透過整合AGN光度函數的最新觀測約束，改進宇宙X射線背景的標準合成模型。
• 測試是否可將類型2 AGN 的本地柱密度分佈作為固定輸入，而非自由參數。
• 評估標準假設（光度函數比例恆定、紅移無關譜形）在新數據下的有效性。
• 確定是否可在不引入未 accounted sources 或演化效應的情況下，重現觀測到的XRB通量。
• 探討預測與觀測的2–10 keV 和 5–10 keV 能段X射線計數之間差異的含義。

提出的方法

• 使用最新的AGN X射線光度函數及其隨紅移的演化估計。
• 將觀測到的類型2 AGN 局部柱密度分佈作為固定輸入，避免自由參數擬合。
• 維持標準假設：類型2 AGN 的光度函數（僅比例常數不同）和譜形與類型1 AGN 相同，且與紅移無關。
• 透過對兩類AGN的紅移與光度函數進行積分，執行譜合成。
• 將模型預測的2–10 keV 和 5–10 keV 能段XRB通量與 BeppoSAX 及其他任務的觀測數據進行比較。
• 測試多種數據參數化方式，以評估結果在不同假設下的穩健性。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可僅透過當前光度函數與柱密度約束下AGN發射的整合，完全解釋宇宙X射線背景？
• RQ2 預測與測量X射線計數之間的差異是否意味著需重新評估類型2 AGN 相對於類型1 AGN 的演化速率？
• RQ3 是否存在未被考慮的、具有硬X射線譜的源，在高紅移時貢獻於XRB？
• RQ4 XRB預測對類型2 AGN 假設的柱密度分佈有多敏感？
• RQ5 初步的BeppoSAX 5–10 keV 計數與模型預期的偏差程度如何？

主要发现

• 標準合成模型在2–10 keV 和 5–10 keV 能段持續低估XRB通量，偏差數個標準誤差。
• 為獲得與XRB的良好擬合，類型2與類型1 AGN 的數密度比必須高於本地值。
• 除非類型2 AGN 的演化速度比類型1 AGN 更快，否則模型會持續低估硬X射線計數。
• 替代解釋包括在中等或高紅移時存在額外的硬譜源貢獻於XRB。
• 結果在多種數據參數化下均穩健，表明標準模型存在系統性不足。
• 差異暗示類型1與類型2 AGN 演化行為相同的假設可能無效，或僅靠本地柱密度分佈不足以描述高紅移族群。