[论文解读] 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 69

一句话总结

本研究利用XMM-Newton光谱数据，分析了HELLAS2XMM 1df巡天中106个X射线选中的活动星系核（AGN）的X射线吸收特性，发现X射线吸收AGN（log NH > 22）的比例显著低于主流宇宙X射线背景合成模型的预测，显著性达99.999%。结果支持一种与光度和红移无关的平坦本征N_H分布，仅存在光度演化，且在通量极限约10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹下，估算每平方度约有48个被遮蔽的类星体。

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.

研究动机与目标

• 确定在0.8–20 × 10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹通量范围内，2–10 keV能段中X射线吸收AGN（log NH > 22）的分数。
• 检验观测到的X射线吸收分数是否与已建立的宇宙X射线背景（XRB）合成模型一致。
• 利用106个具有光谱红移确认的AGN样本，评估吸收对光度和红移的依赖性。
• 估算HELLAS2XMM 1df巡天在通量极限约10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹下的高度吸收类星体（log NH > 22）的表面密度。

提出的方法

• 对117个1df场中偶然发现的X射线源的XMM-Newton EPIC pn和MOS数据进行光谱拟合，重点关注其中106个具有光谱红移的源。
• 从半径20–40角秒的圆形区域提取源和背景计数，背景来自无源区域，排除CCD缺陷和间隙区域。
• 使用包含光子指数Γ和N_H作为自由参数的光谱模型，在0.5–10 keV能量范围内进行拟合，并通过观测与未吸收通量的对比校正吸收效应。
• 应用辅助响应函数并采用χ²最小化法，为每个源确定最佳拟合的N_H和Γ值。
• 对无光谱红移的源，假设典型红移（z=1和z=2）以估算其光度和吸收特性。
• 将观测到的吸收分数与两个著名XRB合成模型（Comastri et al. 1995；Gilli et al. 2001）的预测进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在0.8至20 × 10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹通量范围内，2–10 keV能段中观测到的X射线吸收AGN（log NH > 22）的分数是多少？
• RQ2 观测到的吸收分数与主流宇宙X射线背景合成模型的预测相比如何？
• RQ3 在观测通量范围内，本征吸收柱密度（N_H）的分布是否与光度和红移无关？
• RQ4 在HELLAS2XMM 1df巡天中，通量极限约为10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹时，高度吸收类星体（log NH > 22）的表面密度是多少？
• RQ5 本研究结果在多大程度上与Chandra北天深空巡天在更低通量下的结果相矛盾或一致？

主要发现

• 观测到的X射线吸收AGN（log NH > 22）分数显著低于两个主要XRB合成模型的预测，差异的显著性超过99.999%。
• 样本中约40%的高光度AGN的最佳拟合log NH > 22，由此估算在通量极限约10⁻¹⁴ erg cm⁻² s⁻¹下，每平方度约有48个被遮蔽的类星体。
• 数据与在log NH > 21以上区域保持恒定（每十年恒定）的平坦本征N_H分布一致，且与光度和红移无关。
• 观测到的吸收特性最能由仅在光度上演化的AGN光度函数来描述，而N_H分布无显著演化。
• 将结果外推至更低通量时，无法重现来自Chandra北天深空巡天推断的结果，表明可能存在通量依赖的差异。
• 约10%的宽线AGN（60个中约5–6个）被发现为高度吸收（log NH > 22），表明X射线吸收并非仅限于窄线或类型2 AGN。