跨越星系群的 X 射线 I：追踪恒星形成主序

我们利用深度 Chandra 成像，使用贝叶斯方法突破标称 X 射线探测极限，测量了作为恒星质量和红移函数的恒星形成星系样本的 X 射线光度 ($L_X$) 分布。我们的光度分布均在 $L_X < 10^{42}$ erg/s 处显示出窄峰，我们将其归因于恒星形成，而非由指向更高 $L_X$ 的宽尾所示踪的活动星系核 (AGN)。追踪这些峰值光度作为恒星质量的函数，揭示了一个"X 射线主序"，其在 $8.5 < \log M*/Msun < 11.5$ 和 $0.1 < z < 4$ 范围内具有约 $0.63 \pm 0.03$ 的恒定斜率，其归一化随红移按 $(1+z)^{3.79\pm0.12}$ 增加。我们还将峰值 X 射线光度与恒星形成率 (SFR) 的紫外至红外示踪剂进行比较，以校准 $L_X$ 与 SFR 之间的比例关系。我们发现 $L_X \propto \text{SFR}^{0.83} \times (1+z)^{1.3}$，其中红移演化和非线性可能反映了恒星形成星系中大质量 X 射线双星种群的变化。利用具有更宽 SFR 范围的星系，我们还约束了对 $L_X$ 的恒星质量依赖贡献，这可能与低质量 X 射线双星有关。利用此校准，我们将 X 射线主序转换为 SFR，并测量出斜率约为 $0.76\pm0.06$ 且归一化随红移按 $(1+z)^{2.95\pm0.33}$ 演化的恒星形成主序。基于 X 射线发射，没有证据表明主序在高恒星质量处存在断裂，尽管鉴于 $L_X$ 到 SFR 比例关系的不确定性，我们不能排除存在转折的可能性。