[论文解读] Red AGN in XMM-Newton/SDSS fields

A. Georgakakis, I. Georgantopoulos+1 more|CERN Bulletin|Nov 10, 2005

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 7

一句话总结

本研究调查了XMM-Newton与SDSS天区中的红光学色的活动星系核（AGNs），发现z < 1的光学红- X射线源，特别是g−r > 0.4的源，对弥散X射线背景的贡献约为17%，其X射线谱与Γ ≈ 1.4的幂律一致。该类源包括遮蔽与非遮蔽AGNs，宿主星系的恒星光晕是其呈现红光学色的主要原因。

ABSTRACT

In this paper we combine archival and proprietary XMM-Newton observations (about 5deg^2) that overlap with the Sloan Digital Sky Survey to explore the nature of the moderate-z X-ray population. We focus on X-ray sources with optically red colours (g-r&gt;0.4), which we argue are important for understanding the origin of the X-ray background. Firstly, these systems constitute a significant fraction, about 2/3, of the z&lt;1 X-ray population to the limit f(2-8keV)~2e-14cgs. Secondly, their luminosity function under evolution of the form ~(1+z)^3 suggests that they could be responsible for about 17 per cent of the diffuse X-ray background to z=1. Thirdly, their stacked X-ray spectrum in the range 1-8keV is consistent with a power-law distribution with Gamma~1.4 (without fitting intrinsic absorption), i.e. similar to the diffuse X-ray background. We find that the optically red X-ray population comprises a mixed bag of objects, both obscured (N_H&gt;1e22 cm^{-2}) and unobscured (N_H&lt;1e22 cm^{-2}), with a wide range of X-ray luminosities up L_X~1e44cgs. We argue that dilution of the AGN light by the host galaxy may play a role in shaping the continuum optical emission of this population. Finally, we explore a possible association of these sources and the moderate-z red (J-Ks&gt;2mag) AGNs identified in the Two Micron All Sky Survey (2MASS). The median N_H of the red X-ray sources studied here is ~1e21cm^{-2}, lower than that found for the 2MASS AGNs, suggesting different populations.

研究动机与目标

• 理解中红移（z < 1）X射线源中光学红源（g−r > 0.4）的性质，这些源可能对X射线背景有显著贡献。
• 利用光度函数演化模型，确定这些红X射线源对弥散X射线背景（XRB）的贡献比例。
• 探究该类源光学红色的主要成因是恒星光晕稀释还是尘埃消光。
• 比较这些红X射线AGNs与2MASS选源的红AGNs的X射线特性，尤其关注N_H与谱型差异。
• 评估X射线谱特性（如光子指数）与遮蔽程度在塑造样本X射线与光学特征中的作用。

提出的方法

• 结合档案与自有XMM-Newton观测（5 deg²），覆盖SDSS DR2区域，使用28个指向，曝光时间介于2–67 ks之间，中位值为15 ks。
• 在2–8 keV能段，利用小波基源提取法（6σ阈值）对合并的PN+MOS图像进行X射线源检测。
• 将X射线源与SDSS光学/测光数据交叉匹配，筛选出g−r > 0.4的源，定义为红X射线AGN样本。
• 构建红X射线源群体的X射线光度函数，并以∝(1+z)^3的形式建模其演化，以估算对XRB的贡献。
• 对1–8 keV能段的红X射线源进行X射线谱堆叠，推导平均谱指数（Γ），不考虑本征吸收。
• 通过X射线谱拟合估算N_H，并与2MASS AGN样本比较，评估遮蔽与颜色特性差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 z < 1的X射线源中，光学红源（g−r > 0.4）所占比例是多少？其与X射线背景有何关联？
• RQ2 这些红X射线AGNs的X射线谱特性（如光子指数Γ）在多大程度上与弥散X射线背景相似？
• RQ3 这些AGNs的光学红度主要由尘埃消光还是宿主星系光晕造成？
• RQ4 与2MASS选源的红AGNs（J−K > 2 mag）相比，这些红X射线AGNs的X射线遮蔽特性（N_H）有何差异？
• RQ5 能否通过老年恒星种群的AGN光晕效应解释红X射线AGNs的观测光度函数与能谱分布？

主要发现

• 光学红X射线源（g−r > 0.4）约占z < 1 X射线源群体的三分之二，下限为f(2–8 keV) ≈ 2×10⁻¹⁴ erg s⁻¹ cm⁻²。
• 该红X射线AGN群体的光度函数演化为∝(1+z)^3，表明其对z = 1以内的弥散X射线背景贡献约为17%。
• 在1–8 keV能段，红X射线样本的堆叠X射线谱与光子指数Γ ≈ 1.4的幂律模型一致，其谱型与弥散X射线背景相匹配。
• 红X射线AGN群体包含遮蔽源（N_H > 10²² cm⁻²）与非遮蔽源（N_H < 10²² cm⁻²），X射线光度最高可达L_X ≈ 10⁴⁴ erg s⁻¹。
• 宿主星系中恒星光晕（尤其是老年恒星种群）可解释高达60%的r波段光学连续谱，且r波段宿主贡献高达80%即可导致红光学色。
• 红X射线样本的N_H中位值约为10²¹ cm⁻²，显著低于2MASS选源红AGNs（J−K > 2 mag）的≈10²² cm⁻²，表明二者为不同群体。