ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 6, с. 430-435
УДК 524.354.4
ОБЗОР ОБЛАСТИ ГАЛАКТИЧЕСКОГО ЦЕНТРА В ЖЕСТКИХ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ ТЕЛЕСКОПОМ IBIS ОБСЕРВАТОРИИ ИНТЕГРАЛ. КАТАЛОГ ИСТОЧНИКОВ
© 2004 г. М. Г. Ревнивцев1,2*, Р. А. Сюняев1,2, Д. А. Варшалович3, В.В.Железняков4, А. М. Черепащук5, А. А. Лутовинов1, Е. М. Чуразов1,2, С. А. Гребенев1, М. Р. Гильфанов1,2
1Институт космических исследований РАН, Москва 2Институт астрофизики Общества им. Макса Планка, Гаршинг, Германия 3Физико-технический институт им. Иоффе, Санкт-Петербург 4Институт прикладной физики, Нижний Новгород 5Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва
Поступила в редакцию 15.01.2004 г.
В период с 23 августа по 24 сентября 2003 г. обсерваторией ИНТЕГРАЛ был проведен глубокий обзор области Галактического Центра с рекордной чувствительностью в области энергий выше 20 кэВ. В настоящей работе мы провели анализ изображений области Галактического Центра, полученных детектором ISGRI телескопа IBIS (15—200 кэВ), и приводим каталог зарегистрированных источников. Всего было зарегистрировано 60 источников с потоком выше 1.5 мКраба, из которых 44 идентифицированы ранее как двойные системы разных классов в нашей Галактике, 3 — как внегалактические обьекты. Открыт один новый источник.
Ключевые слова: Галактический Центр, жесткие ренгеновские источники.
A HARD X-RAY SURVEY OF THE GALACTIC-CENTER REGION WITH THE IBIS TELESCOPE OF THE INTEGRAL OBSERVATORY: A CATALOG OF SOURCES, by M. G. Revnivtsev, R. A. Sunyaev, D. A. Varshalovich, V. V. Zheleznyakov, A. M. Cherepashchuk, A. A. Lutovinov, E. M. Churazov, S. A. Grebenev, and M. R. Gilfanov. From August 23 through September 24, 2003, the INTEGRAL Observatory conducted a deep survey of the Galactic-Center region with a record-breaking sensitivity at energies above 20 keV. We have analyzed the images of the Galactic-Center region obtained with the ISGRI detector of the IBIS telescope (15—200 keV) and give a catalog of detected sources. We detected a total of 60 sources with fluxes above 1.5 mCrab, 44 and 3 of which were previously identified as binary systems of different classes in our Galaxy and as extragalactic objects, respectively. We discovered one new source.
Key words: Galactic-Center, hard X-ray sources.
ВВЕДЕНИЕ
Яркие галактические рентгеновские источники, являющиеся в большинстве своем двойными системами с аккрецирующими черными дырами или нейтронными звездами, сильно концентрируются к галактической плоскости и, в особенности, к Галактическому Центру. В связи с этим при изучении популяции ярких компактных объектов в области Галактического Центра большую ценность представляют инструменты, позволяющие строить изображение изучаемой области. Долгое
Электронный адрес: revnivtsev@hea.iki.rssi.ru
время изображения в рентгеновском диапазоне восстанавливались по результатам сканирования областей неба детекторами с коллимированными полями зрения, как, например, на обсерваториях UHURU (Форман и др., 1978), HEAO1 (Вудидр., 1984) и т.д. С появлением телескопов, использующих принцип косого падения лучей (EINSTEIN, ROSAT, CHANDRA, XMM), угловое разрешение рентгеновских изображений сильно улучшилось. Однако телескопы, работающие по такому принципу, в настоящее время могут работать лишь на энергиях ниже ^10 кэВ.
Фокусировка рентгеновских фотонов с энерги-
ями выше 30 кэВ очень сложна, поэтому в этой области энергий для построения изображений широко используется альтернативный способ получения изображения — принцип кодирующей апертуры (см., например, Фенимор, Кэннон, 1978; Скин-нер и др., 1987а). Целый ряд телескопов, работающих на этом принципе, позволили получить очень интересные результаты, в частности, в области Галактического Центра, например, Spacelab2/XRT (Скиннер и др., 1987б), МИР/КВАНТ/ТТМ (Сю-няев и др., 1990), ГРАНАТ/АРТ-П (Павлинский и др., 1992, 1994), ГРАНАТ/СИГМА (Кордье и др., 1991; Сюняев и др., 1991), BeppoSAX/WFC (Убертини и др., 1999).
Последний обзор Галактического Центра на энергиях выше 40 кэВ был завершен телескопом СИГМА на борту орбитальной обсерватории ГРАНАТ более 5 лет назад. На наблюдения Галактического Центра было потрачено более 5 х 106 с, обеспечивающих чувствительность в этом поле на уровне 3—5 мКраб в диапазоне энергий 40—150 кэВ (Чуразов и др., 1994). В настоящее время с помощью телескопа IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ мы имеем возможность повторить обзор Галактического Центра в жестких рентгеновских лучах с заметно лучшей чувствительностью в диапазоне 20-150 кэВ.
В настоящей работе мы провели анализ данных, полученных телескопом IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ во время глубокого обзора центра Галактики в августе-сентябре 2003 г. с целью картографирования данной области и обнаружения точечных рентгеновских источников. Суммарная экспозиция наблюдений составила примерно 2 х 106 с. Более подробный анализ параметров излучения этих объектов будет проведен в дальнейших статьях.
ОПИСАНИЕ ИНСТРУМЕНТА И АНАЛИЗ ДАННЫХ
Обсерватория ИНТЕГРАЛ (Винклер и др., 2003) была выведена на орбиту российской ракетой-носителем ПРОТОН 17 октября 2002 г. (Эйсмонт и др., 2003). В состав обсерватории входят четыре телескопа, однако в данной работе мы будем использовать только данные детектора ISGRI телескопа IBIS (Убертини и др., 2003). Этот инструмент дает максимально выгодное для нашей цели сочетание размера поля зрения, углового разрешения и чувствительности. Нижний детектор телескопа IBIS — PICsIT имеет рабочий диапазон энергий выше 170 кэВ и поэтому гораздо менее чувствителен к типичным рентгеновским источникам.
Телескоп IBIS работает по принципу кодирующей апертуры и позволяет восстанавливать изображение выбранного участка неба в поле зрения 29° х 29° (область полного кодирования составляет 9° х 9°). Теневую структуру на детекторах ISGRI и PICsIT создает вольфрамовая маска. Позиционно-чувствительный детектор ISGRI состоит из 16384 независимых полупроводниковых элементов CdTe. Подробное описание детектора можно найти в работе Лебрана и др. (2003).
Данные всех наблюдений были обработаны следующим образом. Для каждого отдельного сеанса наблюдений энергии зарегистрированных событий были вычислены в соответствии с описанием OSA 3.0 (Голдвурм и др., 2003), используя таблицы GAIN и RISETIME версий 7 и 9 соответственно. События, аккумулированные в детекторных координатах, были отфильтрованы на наличие "горячих" или "мертвых" пикселов, что привело к отсеиванию нескольких процентов пикселов детектора.
Исходные изображения детектора в энергетическом диапазоне 18—60 кэВ (обеспечивающем наилучшую чувствительность к типичным рентгеновским источникам) были затем перегруппированы в новую координатную сетку, имеющую размер пиксела, равный 1/3 размера пиксела маски. Эта процедура приводит к неизбежному (хотя и небольшому) ухудшению пространственного разрешения прибора, однако позволяет непосредственно применить стандартные алгоритмы восстановления изображения, использующие быстрое преобразование Фурье для операции свертки. Изображения детектора были преобразованы в изображение неба с использованием метода "delta-decoding" (Фенимор, Кэннон, 1981, см. также Скиннер и др., 1987а). Для того чтобы учесть пространственно неоднородный фон детектора, была вычислена соответствующая матрица весов. Фон, использованный для вычисления такой матрицы, был получен в результате анализа большого массива наблюдений, настолько большого, чтобы вклад отдельных точечных источников рентгеновского неба в получаемый результат был пренебрежимо мал.
Для учета "духов" точечных источников, возникающих из-за эффектов неполного кодирования, была использована итерационная процедура вычитания ярких источников. Полученные в результате изображения были сложены. Окончательная карта была свернута с гауссианой, имеющей ширину, приблизительно соответствующую ширине настоящей пространственной функции отклика телескопа, которая несколько шире, чем идеальная функция отклика прибора, из-за эффектов перегруппировки пикселов детектора и сложения нескольких изображений, имеющих различную пространственную ориентацию.
Рис. 1. Карта чувствительности, достигаемой при помощи использованных наблюдений. Контуры ограничивают области, в которых порог регистрации лучше, чем 1, 1.5, 2 и т.д мКраб.
С целью калибровки, а также проверки правильности и эффективности применяемого алгоритма, аналогичная процедура была проделана для ряда наблюдений Крабовидной туманности, таким образом позволив нам напрямую сравнивать получаемые потоки источников с эталонным спектром Крабовидной туманности.
Анализ большого набора наблюдений Крабо-видной туманности с различными положениями этого источника в поле зрения телескопа показал, что при использованном в данной работе программном обеспечении остаются систематические неопределенности абсолютного значения измеренного потока источников на уровне ~10%. Точность локализации Крабовидной туманности составляет примерно 0!4 (1а). Для более слабых источников точность локализации падает до ^2—3'.
При анализе изображений наличие пика с интенсивностью выше некоторого порога рассматривалось как признак присутствия точечного источника. Порог был выбран с учетом того, что в таком населенном и ярком поле как область Галактического Центра остаются неучтенные систематические эффекты, которые могут значительно поднять порог детектирования относительно чисто статистического уровня.
Статистический уровень детектирования в рассматриваемом поле, при учете количества независимых точек на изображении, составляет порядка 4а, что может соответствовать одному ложному источнику в нашем поле. В нашем анализе мы приняли порог детектирования равным 6.5а, чтобы не быть подверженным сильному влиянию систематических неопределенностей. Карта чувствительности при таком выборе порога детектирования показана на рис. 1.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Список зарегистрированных источников вместе с их координатами и потоками в мКраб приведен в таблице. Поток 1 мКраб в диапазоне энергий 18— 60 кэВ для источника, имеющего степенной спектр с фотонным индекс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.