[论文解读] The Chandra Deep Field South/GOODS survey. Optically faint X-ray sources

V. Mainieri, P. Rosati+12 more|ArXiv.org|Feb 25, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 36被引用 39

一句话总结

本研究利用钱德拉深空南域/GOODS巡天的多波段数据，测定光学暗弱X射线源（R ≥ 25）的光度红移和光谱特性，发现71%为在z_phot ≈ 1.9处具有早期型星系SED的X射线吸收活动星系核（AGN），而仅有23%为X射线吸收类星体（QSO），显著低于XRB合成模型预测的38%，表明高红移遮蔽AGN贡献存在差异。

ABSTRACT

We provide important new constraints on the nature and redshift distribution of optically faint (R>25) X-ray sources in the Chandra Deep Field South Survey. We show that we can derive accurate photometric redshifts for the spectroscopically unidentified sources thus maximizing the redshift completeness for the whole X-ray sample. Our new redshift distribution for the X-ray source population is in better agreement with that predicted by X-ray background synthesis models; however, we still find an overdensity of low redshift (z<1) sources. The optically faint sources are mainly X-ray absorbed AGN, as determined from direct X-ray spectral analysis and other diagnostics. Many of these optically faint sources have high (>10) X-ray-to-optical flux ratios. We also find that ~71% of them are well fitted with the SED of an early-type galaxy with ~1.9 and the remaining 29% with irregular or starburst galaxies mainly at z_phot>3. We estimate that 23% of the optically faint sources are X-ray absorbed QSOs. The overall population of X-ray absorbed QSOs contributes a ~15% fraction of the [2-10] keV X-ray Background (XRB) whereas current XRB synthesis models predict a ~38% contribution.

研究动机与目标

• 约束钱德拉深空南域中光学暗弱X射线源（R ≥ 25）的本质及其红移分布。
• 通过多波段数据，为光谱未识别源推导光度红移，以提高红移完备性。
• 评估X射线吸收类星体对[2–10] keV X射线背景的贡献，并与合成模型预测进行比较。
• 利用X射线光谱分析、光学/近红外测光及SED拟合，确定这些源的物理特性。
• 解决观测到的X射线源红移分布与XRB合成模型预测之间的差异。

提出的方法

• 利用深度多波段数据，包括GOODS/ACS、哈勃超深空场（UDF）以及VLT/ISAAC成像，为光学暗弱X射线源获取光度红移。
• 应用BPZ代码进行光度红移估计，并利用现有光谱红移结果验证结果。
• 进行X射线光谱分析，推导本征吸收（N_H）和谱硬化指数，识别吸收AGN。
• 使用X射线与光学流量比（X/O > 10）作为诊断工具，识别高度吸收或遮蔽源。
• 将观测SED与标准模板（早期型星系、不规则星系、星暴星系）拟合，推断宿主星系特性与红移。
• 将观测到的X射线吸收类星体比例（L_X > 10^44 erg/s，N_H > 10^22 cm⁻²）与XRB合成模型预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 光学暗弱X射线源（R ≥ 25）在CDF-S中的真实红移分布是什么？与XRB合成模型预测相比如何？
• RQ2 光学暗弱X射线源中X射线吸收类星体所占比例是多少？与模型预期相比如何？
• RQ3 X射线与光学流量比及光学/近红外颜色如何帮助识别遮蔽AGN及其宿主星系类型？
• RQ4 基于多波段数据推导的光度红移在多大程度上提升了暗弱X射线源的红移完备性？
• RQ5 尽管红移约束已改善，为何低红移（z < 1）X射线源仍存在持续过剩？

主要发现

• 76%的光学暗弱X射线源位于z > 1，而光学明亮源中该比例为49%，红移分布与XRB模型预测的差异减小。
• 71%的光学暗弱源最佳拟合为早期型星系SED，平均光度红移为z_phot ≈ 1.9。
• 29%的源更优拟合为不规则星系或星暴星系SED，平均红移为z_phot ≈ 4.29，其中包括一个z > 7的候选体。
• 23%的光学暗弱X射线源为X射线吸收类星体（L_X[0.5–10 keV] > 10^44 erg/s，N_H > 10^22 cm⁻²），显著低于XRB合成模型预测的38%。
• 73%的光学暗弱源具有N_H > 10^22 cm⁻²，高于光学明亮样本的55%，表明存在强烈的本征吸收。
• X/O比值较高（>10）的源中50%为X射线吸收源，其中24%为X射线吸收类星体，证实其为遮蔽AGN的性质。