ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 8, с. 589-595
УДК 524.354.4
ОБЗОР ОБЛАСТИ КАСАТЕЛЬНОЙ К ГАЛАКТИЧЕСКОМУ СПИРАЛЬНОМУ РУКАВУ В СОЗВЕЗДИИ СТРЕЛЬЦА В ЖЕСТКИХ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ ТЕЛЕСКОПОМ IBIS ОБСЕРВАТОРИИ ИНТЕГРАЛ. КАТАЛОГ ИСТОЧНИКОВ
© 2004 г. С. В. Мольков1,2*, А. М. Черепащук2, А. А. Лутовинов1, М. Г. Ревнивцев1,3, К. А. Постнов2, Р. А. Сюняев1,3
1Институт космических исследований РАН, Москва 2Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Москва 3Институт астрофизики Общества им. Макса Планка, Гаршинг, Германия
Поступила в редакцию 02.02.2004 г.
Проведен анализ изображений области касательной к галактическому рукаву в созвездии Стрельца, полученных телескопом IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ в диапазоне энергий 18—120 кэВ во время наблюдений этого региона весной 2003 г. Статистически значимо зарегистрировано 28 источников в диапазоне 18—60 кэВ с потоком выше 1.4 мКраба, из которых 16 идентифицированы ранее как двойные системы разных классов в нашей Галактике, 3 — как внегалактические объекты, 2 — пульсары в остатках сверхновых, 7 источников имеют неизвестную природу. В данных наблюдениях было открыто 3 новых источника. От тринадцати источников зарегистрирован значимый поток в диапазоне энергий 60—120 кэВ.
Ключевые слова: Галактика, спиральные рукава, жесткие ренгеновские источники.
A HARD X-RAY SURVEY OF THE REGION TANGENTIAL TO THE GALACTIC SPIRAL ARM IN SAGITTARIUS WITH THE IBIS TELESCOPE OF THE INTEGRAL OBSERVATORY: A CATALOG OF SOURCES, by S. V. Molkov, A. M. Cherepashchuk, A. A. Lutovinov, M. G. Revnivtsev, K. A. Postnov, and R. A. Sunyaev. We analyze the images of the region tangential to the Galactic spiral arm in Sagittarius obtained by the IBIS telescope of the INTEGRAL Observatory in the energy range 18—120 keV during the observations of this region in the spring of 2003. We detected 28 statistically significant sources with fluxes above 1.4 mCrab in the energy range 18—60 keV. Of these sources, 16 were previously identified as binaries of various classes in our Galaxy, 3 were identified as extragalactic objects, 2 were identified as pulsars in supernova remnants, and 7 sources have an unknown nature. These observations revealed three new sources. A statistically significant flux in the energy range 60—120 keV was recorded from 13 sources.
Ключевые слова: Galaxy, spiral arms, hard X-ray sources.
ВВЕДЕНИЕ
Спиральный рукав Галактики, расположенный в созвездии Стрельца, является одним из ближайших к ее центру и находится на расстоянии ^2.2 кпк от Солнца. С Земли он наблюдается под углом по касательной, что увеличивает количество звезд, находящихся на луче зрения. Этот район очень богат молодыми массивными звездами и конечными продуктами их эволюции (массивные двойные рентгеновские системы, микроквазары,
Электронный адрес: molkov@hea.iki.rssi.ru
рентгеновские пульсары, остатки вспышек сверхновых и т.д.).
В области рукава находится ряд очень интересных объектов, таких как ярчайший микроквазар GRS 1915+105, необычная черная дыра SS 433, другие кандидаты в черные дыры (XTE J1908+094, X1908+075), источник повторяющихся гамма всплесков SGR 1900+14, остатки вспышек сверхновых, более десятка постоянных и транзиентных рентгеновских барстеров (4U1916—053, Ser X-1, Aql X-1) и рентгеновских пульсаров (XTE J1855-026, 4U1907+097,
GS1843+009, X1901+03 и т.д.). Несколько источников в этой области были открыты приборами обсерватории ИНТЕГРАЛ.
Наблюдения таких богатых источниками областей неба как центр Галактики (Ревнивцев и др., 2004) и касательной к ее спиральному рукаву в созвездии Стрельца демонстрируют превосходные возможности телескопов обсерватории ИНТЕГРАЛ для построения карт неба в жестких рентгеновских лучах, что позволяет делать обзоры неба с высокой чувствительностью и мониторировать состояние транзиентных источников, находящихся в поле зрения телескопов обсерватории (Черепа-щук и др., 2003; Мольков и др., 2003).
Данное исследование является частью работы по картографированию Галактики в жестких лучах и поиску точечных рентгеновских источников и основывается на данных, полученных телескопом IBIS обсерватории ИНТЕГРАЛ. Результаты глубокого обзора области Галактического Центра опубликованы в статье Ревнивцева и др. (2004).
НАБЛЮДЕНИЯ И АНАЛИЗ ДАННЫХ
В состав международной обсерватории гамма-лучей ИНТЕГРАЛ, выведенной на высокоапо-гейную орбиту российской ракетой-носителем ПРОТОН с космодрома "Байконур" 17 октября
2002 г. (Эйсмонт и др., 2003), входят четыре инструмента, позволяющие проводить одновременные наблюдения источников в рентгеновском, гамма и оптическом диапазонах энергий (Вин-клер и др., 2003). Целям картографирования и обнаружения точечных рентгеновских источников в жестком рентгеновском диапазоне наилучшим образом удовлетворяет один из них — телескоп IBIS, его верхний детектор ISGRI (Лебран и др., 2003). Данный инструмент 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°) в энергетическом диапазоне 15—200 кэВ с угловым разрешением 12 .
Область касательной к Галактическому спиральному рукаву в созвездии Стрельца регулярно наблюдалась обсерваторией ИНТЕГРАЛ в течение первого года работы на орбите. В данной работе были использованы данные Общей Программы, полученные во время серии наблюдений транзи-ентного источника Aql X-1 во время его вспышки в марте-апреле 2003 г. (Мольков и др., 2003) и наблюдений пекулярной черной дыры SS 433 в мае
2003 г. (Черепащук и др., 2003а). Общее время экспозиции этой области составило ^830 ксек. Ввиду того, что при наблюдениях использовалась так называемая "растерная" система, когда помимо наведения на сам источник осуществляются 24
наведения на соседние с ним области с отклонениями 2 и 4 градуса от источника, удалось покрыть значительную область неба в этой части Галактики размером около 40° х 35°.
Данные всех наблюдений были обработаны по методике, описанной в работе Ревнивцева и др. (2004). Анализ большого набора калибровочных наблюдений Крабовидной туманности с разными положениями этого источника в поле зрения телескопа показал, что при использованном подходе и программном обеспечении консервативная оценка систематической неопределенности абсолютного значения измеренного потока источников оказывается ^10%. Точность локализации ярких источников типа Крабовидной туманности составляет ~0'.4 (1а), для более слабых источников она ухудшается до <~2—3'.
При анализе полученных изображений наличие пика с интенсивностью выше некоторого значения рассматривалось как признак присутствия точечного источника. Статистический порог был выбран после анализа суммарного изображения. Было найдено значение отношения сигнал/шум (S/N), которое обеспечивает вероятность регистрации не более одного ложного источника во всем исследуемом поле.
На рис. 1 приведено распределение величины сигнал/шум для всех точек суммарного изображения области. Для изображения идеального качества, имеющего пренебрежимо малые систематические отклонения, распределение этой величины в области, не содержащей источников, должно описываться нормальным распределением с математическим ожиданием 0 и дисперсией 1.0. На рис. 1 сплошной кривой показано нормальное распределение с этими параметрами в логарифмическом масштабе. Из отрицательной части распределения хорошо видно, что вплоть до значений S/N ~ — 4 измеренное распределение хорошо описывается теоретически ожидаемым. Однако также заметны небольшие отклонения в области значений S/N от —4 до —5 — измеренное распределение показывает несколько большее количество точек, чем предсказанное. Таким образом, мы можем сделать вывод, что использовать чисто теоретически рассчитанное значение порога регистрации источника (~4.2а) будет неверным. Поэтому в дальнейшем в качестве нижнего предела значимой регистрации сигнала использовалось значение S/N> 5.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В таблице приведен список зарегистрированных источников вместе с их координатами и потоками в единицах мКраб в двух диапазонах энергий. Поток 1 мКраб в диапазонах энергий 18—60 и 60—120 кэВ
ОБЗОР ОБЛАСТИ КАСАТЕЛЬНОЙ
591
эН
о ч о о
g 102
о
4
о
5
10
0
S/N
Рис. 1. Распределение величины сигнал/шум, полученное для всех точек суммарного изображения анализируемой области. Сплошной кривой показано нормальное распределение с нулевым математическим ожиданием и единичной дисперсией.
1
для источника, имеющего степенной спектр с фотонным индексом Г = 2.1, соответствует энергетическим потокам ~1.4 х 10-11 эрг/с/см2 и ~7.1 х х 10_12 эрг/с/см2 соответственно. Точность локализации источников составляет ^2—3 (радиус 90% доверительного контура). Источники расположены в порядке уменьшения значимости их регистрации, которая зависит не только от интенсивности, но также от эффективного времени наблюдения каждого конкретного объекта.
Изображение области касательной к Галактическому рукаву в созвездии Стрельца размером ^35° х 25° в диапазоне энергий 18—60 кэВ приведено на рис. 2 в галактических координатах. Проведенный анализ полученных изображений позволил зарегистрировать 28 источников в диапазоне энергий 18—60 кэВ, часть из которых (14) продолжают оставаться достаточно яркими и значимо регистрироваться в более жестком диапазоне энергий 60—120 кэВ (см. таблицу).
Часть из обнаруженных источников (21 из 28) имеют известную природу и являются либо двойными системами с массивными (НМХВ) или
маломассивными (LMXB) компаньонами, либо внегалактическими объектами. В таблице класс зарегистрированных объектов указан в последней колонке с использованием следующей терминологии: LMXB — маломассивные двойные рентгеновские системы, масса нормального компаньона ; HMXB — массивные двойные рентгеновские системы, масса нормального компаньона >8M0; BH — кандидаты в черные дыры; T — тран-зиентные источники; P — рентгеновские пульсары; B — рентгеновские барстеры, системы с нейтронной звездой в качестве компактного объекта, на поверхности которых время от времени происход
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.