[论文解读] The ROSAT Deep Survey: VI. X-ray sources and Optical identifications of the Ultra Deep Survey

I. Lehmann, G. Hasinger+11 more|ArXiv.org|Mar 22, 2001

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 43被引用 111

一句话总结

本文介绍了ROSAT超深空巡天（UDS），这是一次在洛克曼空穴进行的深空X射线巡天，0.5–2.0 keV波段的通量极限达到1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹，比ROSAT深空巡天的极限更暗4.6倍。利用凯克望远镜的光谱观测，94个X射线源中有90%被光谱确认：57个为I型活动星系核（AGN），13个为II型AGN（可能被遮蔽），10个为星系群/星系团，5个为恒星；三个未分类的极红源（R−K′ > 5.0）表现出光度红移1.2–2.7，表明它们可能是高光度、被遮蔽的II型类星体。

ABSTRACT

We describe in this paper the ROSAT Ultra Deep Survey (UDS), an extension of the ROSAT Deep Survey (RDS) in the Lockman Hole. The UDS reaches a flux level of 1.2 x 10E-15 erg/cm2/s in 0.5-2.0 keV energy band, a level ~4.6 times fainter than the RDS. We present nearly complete spectroscopic identifications (90%) of the sample of 94 X-ray sources based on low-resolution Keck spectra. The majority of the sources (57) are broad emission line AGNs (type I), whereas a further 13 AGNs show only narrow emission lines or broad Balmer emission lines with a large Balmer decrement (type II AGNs) indicating significant optical absorption. The second most abundant class of objects (10) are groups and clusters of galaxies (~11%). Further we found five galactic stars and one ''normal'' emission line galaxy. Eight X-ray sources remain spectroscopically unidentified. The photometric redshift determination indicates in three out of the eight sources the presence of an obscured AGN in the range of 1.2 < z < 2.7. These objects could belong to the long-sought population of type 2 QSOs, which are predicted by the AGN synthesis models of the X-ray background. Finally, we discuss the optical and soft X-ray properties of the type I AGN, type II AGN, and groups and clusters of galaxies, and the implications to the X-ray backround.

研究动机与目标

• 将ROSAT深空巡天扩展至更暗的通量水平，以更好地解析软X射线背景。
• 通过光学和光谱后续观测，识别超深空X射线巡天中X射线源的本质。
• 检验X射线源群体在更暗通量水平下是否发生变化，特别是被遮蔽的AGN。
• 搜索AGN统一模型所预测的高红移、被遮蔽的II型类星体。

提出的方法

• 利用ROSAT PSPC和HRI观测，在洛克曼空穴中探测0.5–2.0 keV波段通量极限为1.2×10⁻¹⁵ erg cm⁻² s⁻¹的X射线源。
• 使用凯克望远镜进行光学成像和测光，后续通过LRIS仪器进行低分辨率光谱观测。
• 对极红源（R−K′ > 5.0）假设其在光学/近红外波段具有恒星谱能分布（SED），推导其光度红移。
• 对光谱未识别源应用谱能分布（SED）建模，以识别被遮蔽的AGN。
• 在标准宇宙学参数（H₀ = 50 km s⁻¹ Mpc⁻¹，q₀ = 0.5，Λ = 0）下计算X射线光度。
• 通过X射线与光学性质的统计比较，将源分类为AGN、星系团、恒星和发射线星系。

实验结果

研究问题

• RQ1 超深空巡天中的X射线源群体是否与更深的ROSAT深空巡天中的群体一致？
• RQ2 高度被遮蔽的AGN，如高光度II型类星体，是否在这些暗通量水平下出现？
• RQ3 对光谱未识别、极红的源进行光度红移测量，能否揭示高红移被遮蔽的AGN？
• RQ4 星系群和星系团对这些通量水平下软X射线背景的贡献如何？
• RQ5 在最暗通量水平下，AGN光度函数或遮蔽分数是否存在变化的证据？

主要发现

• 超深空巡天中94个X射线源中有90%被光谱识别，其中57个被归类为I型AGN。
• 13个源为II型AGN，表现出窄或宽的巴耳末线且巴耳末线减小显著，表明存在强烈的光学吸收。
• 10个源为星系群或星系团，其X射线光度范围为41.5 < log L_X < 43.5，红移范围为0.20至1.26，其中包括已知最远的X射线选源星系团（z = 1.263）。
• 5个源被识别为银河系恒星，1个为正常发射线星系。
• 3个光谱未识别、极红的源（R−K′ > 5.0）具有1.22至2.71的光度红移，表明它们可能是高光度、被遮蔽的II型类星体，其L_X ≈ 10⁴⁴ erg s⁻¹。
• 在ROSAT深空巡天与超深空巡天之间未观测到源群体的显著变化，且高光度被遮蔽AGN的数量仍低于简单统一模型的预测值。