Das Maranofeld mit XMM-Newton

Abstract

Aktive Galaxien-Kerne (Active Galactic Nuclei, AGN) sind kompakte Objekte in Zentren von Galaxien, welche sehr hohe Leuchtkräfte aufweisen können. Nach dem Standardmodell der AGN wird diese Leuchtkraft durch die Akkretion von Materie auf ein zentrales und extrem massereiches Supermassives Schwarzes Loch erzeugt und zu großen Teilen im Röntgenbereich abgestrahlt. Die vorliegende Arbeit stellt die Untersuchung eines AGN-Feldes (`Maranofeld') mit dem europäischen Röntgensatelliten XMM-Newton vor. Das Maranofeld ist eine ungefähr ein Quadradtgrad große Region am südlichen Himmel, die sich durch ihre geringe galaktische Absorption besonders gut für extragalaktische Beobachtungen eignet. Erste optische Untersuchungen (Marano et al. 1988) stammen aus den frühen 80er Jahren und erbrachten ein bis B <= 22.0 vollständiges Sample von 54 Quasaren (Zitelli et al. 1992). Es folgten weitere optische Untersuchungen sowie Beobachtungen in Radio-, Röntgen-, IR- und UV-Bereich, die das Maranofeld zu einem der best-analysierten Gebieten am Himmel machen. Die XMM-Newton Beobachtung des Maranofeldes gehöhrt in die Kategorie der `intermediate surveys'. Ziel solcher Aufnahmen ist es, die Ergebnisse sehr tiefer, aber auf kleinste Gebiete beschränkter Beobachtungen (z.B. Lockman Hole) zu bestätigen und sicherzustellen, daß deren Ergebnisse allgemein gültig sind und nicht auf lokalen Phänomenen beruhen. Um ein möglichst großes Gebiet zusammenhängend zu belichten, wurde eine Mosaik-Beobachtungsstrategie angewandt, die das Maranofeld mit 16 sich zum Teil überlappenden Einzelaufnahmen abdeckt. Dieses ungewöhnliche Vorgehen führt dazu, daß ein Großteil der Datenextraktion und -analyse nicht mit den Standard-Software Paketen (XMM-SAS) durchgeführt werden kann. Insbesondere die Quelldetektion und die Bestimmung der Detektionswahrscheinlichkeit erwies sich als problematisch. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit liegt aus diesem Grund auf der Beschreibung der Datenreduktion und der weitgehend selbst entwickelten Extraktions- und Analyse-Software. Es wurden zwei unterschiedliche Quellkataloge erstellt. Der Hauptkatalog umfaßt 272 sicher detektierten Quellen. Im erweiterten Katalog sind 236 zusätzliche Quellen zu finden, deren Signifikanz aufgrund der oben beschriebenen Problematik nicht sicher bestimmt werden konnte. Die beiden Kataloge wurden mit Beobachtungen aus anderen Wellenlängenbereichen korreliert. Viele Röntgenquellen konnten bekannten optischen, Radio- und IR- Objekten zugeordnet werden. Insbesondere werden die XMM-Newton Beobachtungen des Maranofeldes mit den Ergebnissen des ROSAT Katalogs verglichen. Ein Vergleich des Maranofeldes mit dem Lockman Hole zeigt eine große Übereinstimmung beider Quell-Populationen und bestätigt damit den allgemeingültigen Charakter der Lockman Hole Ergebnisse.

Active Galactic Nuclei (AGN) are very luminous and compact objects in the center of galaxies. According to the Unified Model of AGN this luminosity is due to the accretion of material onto a central supermassive black hole. In this thesis I present the observation of an AGN field (`Marano field') with the European X-ray observatory XMM-Newton. The Marano field is a region in the southern sky with very low galactic absorption which makes it an ideal place for extragalactic studies. First optical observation (Marano et al. 1988) were made in the early 80ies. They resulted in an complete sample (B <= 22.0) of 54 quasars (Zitelli et al. 1992). Further observations in the optical, the X-rays, the IR and in the radio band made it one of the best studied regions in the sky. The XMM-Newton observation of the Marano field is an `intermediate survey'. It was thought to confirm the results of deep small-area observations (`deep surveys') and to ensure that their results are not caused by local phenomenons. The Marano field was covered with 16 overlapping pointing to ensure a large continuous exposure. This unconventional observation strategy made the usage of the standard analysis software (XMM-SAS) impossible. Especially the source detection and the determination of the detection likelihoods caused severe problems. Therefore a large part of this thesis covers the description of the data reduction and the development of suitable analytical tools. Two different source catalogues are presented. The main catalogue includes 272 highly significant sources. The extended catalogue includes 236 additional sources with arguable likelihood values. Both catalogues were correlated with observations performed in various wavelength regimes. Many X-ray sources could be matched to objects from optical, radio and IR catalogues. An emphasis was placed on the comparison of XMM-Newton and the ROSAT results. The comparison of the Marano field with the Lockman Hole shows good consistence of the source populations of these fields and confirms the universal character of the Lockman Hole results.