ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2004, том 30, № 8, с. 582-588
УДК 524.354.4
ОБЗОР ЖЕСТКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО НЕБА ТЕЛЕСКОПОМ СИГМА
ОБСЕРВАТОРИИ ГРАНАТ
© 2004 г. М. Г. Ревнивцев1-2*, Р. А. Сюняев12, М. Р. Гильфанов12, Е. М. Чуразов12, А. Голдвурм3-4, Ж. Поль3-4, П. Мандру, Ж. П. Рок5
1Институт космических исследований РАН, Москва 2Институт астрофизики Общества им. Макса Планка, Гаршинг, Германия 3DAPNIA/Service dAstrophysique CEA-Saclay, France 4Fe'de'ration de Recherche Astroparticule et Cosmologie Universite' de Paris, France 5Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements, Toulouse, France Поступила в редакцию 15.01.2004 г.
За время работы орбитальной обсерватории ГРАНАТ рентгеновский телескоп СИГМА накопил изображения более чем 1/4 части неба. Наибольшая экспозиция млн с) потрачена на наблюдения области Галактического Центра. В настоящей работе сделан обзор наблюдений рентгеновским телескопом СИГМА и приведены достигнутые чувствительности в различных областях неба.
Ключевые слова: обсерватория ГРАНАТ, рентгеновский телескоп СИГМА, обзор неба.
A HARD X-RAY SKY SURVEY WITH THE SIGMA TELESCOPE OF THE GRANAT OBSERVATORY, by M. G. Revnivtsev, R. A. Sunyaev, M. R. Gilfanov, E. M. Churazov, A. Goldwurm, J. Paul, P. Mandrou, and J. P. Roque. The SIGMA X-ray telescope accumulated the images of more than a quarter of the sky during the in-orbit operation of the GRANAT Observatory. The longest exposure time (~9 million s) was spent on the observations of the Galactic-Center region. We give an overview of the SIGMA X-ray observations and report the sensitivities achieved in various regions of the sky.
Key words: GRANAT Observatory, SIGMA X-ray telescope, sky survey.
ВВЕДЕНИЕ
Телескоп СИГМА обсерватории ГРАНАТ был первым орбитальным рентгеновским телескопом с кодирующей апертурой, работающим в диапазоне энергий 35 кэВ—1.3 МэВ. Длительное время работы телескопа (телескоп работал с перерывами в течение практически 8 лет) позволило получить уникальный набор изображений жесткого рентгеновского неба с рекордным для того времени пространственным разрешением и точностью локализации источников (^2—3 ). Благодаря этим возможностям, в частности, был открыт жесткий рентгеновский источник GRS 1758—258, находящийся всего в 40' от яркого мягкого рентгеновского источника GX5—1 (Мандру и др., 1991; Сюняев и др., 1991а), была задетектирована значительная переменность в жестком рентгеновском диапазоне (> 400 кэВ) от черной дыры 1E1740.7—2942, было обнаружено жесткое излучение рентгеновского
Электронный адрес: revnivtsev@hea.iki.rssi.ru
барстера A1742—294 (Чуразов и др., 1995), поставлен предел на жесткое излучение центральной сверхмассивной черной дыры в нашей Галактике (Сюняев и др., 1991а, Голдвурм и др., 1994).
В последнее время намечается значительный прогресс в области обзора всего неба в жестких рентгеновских лучах (20—200 кэВ). В частности, в 2002 году была выведена на орбиту орбитальная обсерватория ИНТЕГРАЛ (Винклер и др., 2003), имеющая возможность обеспечить в 5—8 раз лучшую чувствительность, чем СИГМА в диапазоне энергий 40—100 кэВ, планируется запуск обсерваторий SWIFT (Герелс, 2000), а также разрабатывается обсерватория SIMBOL-X, которая сможет быть более чем на 2 порядка более чувствительна, чем телескоп СИГМА в диапазоне энергий до 60—70 кэВ (Феррандо, 2002). В связи с этим мы сочли своевременным опубликовать обзор всех наблюдений телескопа СИГМА обсерватории ГРАНАТ.
Рис. 1. Карта экспозиции наблюдений рентгеновского телескопа СИГМА за период 1990—1998 гг. Контуры показывают области, имеюцие экспозицию более чем 10,100, 316 тыс. ^ 1.0, 3.16 и 8 млн. с.
о о
За период 1990—1998 гг. наблюдения телескопа СИГМА покрыли более четверти неба с чувствительностью лучше, чем 100 мКраб. Наиболее глубокая экспозиция (~9 млн с) была потрачена на наблюдения Галактического Центра, обеспечив чувствительность для открытия новых источников ~10 мКраб. В данной работе мы приводим обзор наблюдений телескопа, итоговые чувствительности обзора неба и приводим список источников, зарегистрированных за период 1990—1998 гг.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Совместный французско-советский рентгеновский телескоп СИГМА является одним из главных приборов орбитальной обсерватории ГРАНАТ. Кодирующая апертура — вольфрамовая маска, расположенная на расстоянии ^2.5 м от позицион-но чувствительного детектора позволяет восстанавливать изображения рентгеновского неба в энергетическом диапазоне 35—1300 кэВ с пространственным разрешением ~15'. Высокоапогей-ная орбита обсерватории ГРАНАТ (время обращения 4 дня, высота апогея ^200 тыс. км) позволяла проводить практически непрерывные наблюдения в течении 3 дней, с перерывами на сброс информации. Подробное описание телескопа приведено в работе Поля и др. (1991), полетные калибровки прибора приведены в работе Мандру и др. (1991).
За период 1990—1998 гг. телескопом проведено более 500 направленных наблюдений астрофизических объектов с типичной продолжительностью
около 20 часов. Полное время полезной экспозиции всех наблюдений (поправленное на мертвое время) составляет ^30 млн с. Из них около 9 млн с потрачено на наблюдения области Галактического Центра. Карта эффективной экспозиции (поправленной на мертвое время и виньетинг—зависи-мость эффективной экспозиции от расстояния от
104г
«
л &
и
8 103 г
л и се
& -
о ч С
102г
10 102
Поток, 10-11 эрг/с/см2
Рис.2. Зависимость телесного угла на небе от чувствительности, достигнутой телескопом СИГМА к обнаружению новых источников (5а) за все время наблюдений.
Рис. 3. Контуры чувствительности, достигнутой телескопом СИГМА к обнаружению новых источников (5а) в области Галактического Центра и спирального рукава Наугольника (Norm Arm).
центра поля зрения) всех направленных наблюдений телескопа приведена на рис. 1, где контуры соответствуют экспозициям 10, 100, 316 тыс. с, 1, 3.16, 8 млн с.
Наибольшую чувствительность телескопа СИГМА к типичным рентгеновским источникам обеспечивает энергетический диапазон 40— 100 кэВ. Зависимость телесного угла на небе от величины чувствительности, достигнутой в этом телесном угле за все время наблюдений, приведена на рис. 2. Контуры чувствительности в области, имеющей наибольшую экспозицию (Галактический Центр и область касательной к спиральному рукаву Наугольника, Norma Arm tangent), показаны на рис. 3. Приведенная чувствительность соответствует уровню детектирования 5а, т.е. рассчитана на детектирование неизвестного источника. Для определения верхнего предела на поток источника с известным положением можно использовать меньшую величину, например ^2—3а. В таком случае верхний предел на поток источника в области Галактического Центра будет составлять ^4—6 мКраб. Для источника с энергетическим спектром, похожим на спектр Крабовидной туманности (степенной спектр с фотонным индексом 2.1), величина потока 1 мКраб в диапазоне 40—100 кэВ соответствует энергетическому потоку ^9.7 х
х 10-12 эрг/с/см2 или ^1.0 х 10-4 фот/с/см2, что соответствует светимости на расстоянии Галактического Центра (8.5 кпк) х 1035 эрг/с.
За время работы телескопа им был задетек-тирован ряд рентгеновских источников различной природы: галактические компактные источники, в том числе двойные системы с черными дырами и нейтронными звездами, рентгеновские Новые, активные галактические ядра. В таблице мы приводим список всех источников которые когда-либо статистически значимо регистрировались телескопом за все время наблюдений. В последней колонке таблицы приведены ссылки на работы, в которых можно более подробно посмотреть результаты, полученные телескопом.
Общая карта неба, полученная усреднением данных всех наблюдений приведена на рис. 4. Увеличенное изображение области Галактического Центра и касательной к спиральному рукаву Наугольника — на рис. 5. Нужно отметить, что поскольку на этих избражениях показаны усредненные данные всех 8 лет наблюдений на них не видны слабые транзиентные источники, как, например, ряд слабых рентгеновских Новых (например KS/GRS 1730-312, GRS 1739-278), переменный рентгеновский барстер KS 1731-260, периодиче-
Таблица источников, зарегистрированных телескопом СИГМА в диапазоне 40—100 кэВ
Источник ^m ax,40 —100 > мКраб Класс Ссылки
Галактические источники
Crab^ 1000 Pulsar 1
Cyg X- 2000 BH 2, 3,4
1E1740.4-2942^ 150 BH 4, 5, 6,7
GRS 1758—258^ 100 BH 5, 8,9, 10
GRS 1915+105^ 150 BH 11
GX339-4^ 430 BH 12, 13
SLX 1735-269 20 NS, Burster 14
KS 1731-260 70 NS, Burster 15
TrAX -1 80 BH? 16
4U1724-30(Terzan 2) 50 NS, Burster 16, 17
H1732-304(Terzan 1) 10 NS, Burster 18
GX354-0(4U1728-34) 100 NS, Burster 19
A1742-294 30 NS, Burster 20
4U1705-44 70 NS, Burster 21
4U1608-52 70 NS, Burster 21
4U1700-37 200 NS,HMXB 22,23
OAO 1657-415 100 NS, Accr.Pulsar 24
Vela X-1 200 NS, Accr.Pulsar 25
GX1+4 100 NS, Accr.Pulsar 26, 27
PSR 1509-58 17 NS, Pulsar 28
GRS 0834-430 100 NS, Accr.Pulsar 29
GRO J1744-28 120 NS, Accr.Burster-pulsar 30
SgrA* <10 SBH 5,31
GRS 1227+025 100 32
Внегалактические источники
Cen A 130 AGN 33, 34, 35
3C273 40 Blasar 34,36
NGC4151 40 AGN 34, 37, 38
NGC 4388 10 AGN 39
GRS 1734-292 36 AGN 40
Рентгеновские Новые
Nova Musca 91 (GS/GRS 1124- 68) 1070 BH 41,42,43
Nova Persei 92 (GRO J0422+32) 2800 BH 44, 45, 46, 47, 48
Nova Oph 93 (GRS 1716 -249) 1200 BH 49
Nova Vel 93 (GRS 1009- 45) 65 BH 50
KS/GRS 1730-312 170 BH 51,52
GRS 1739-278 100 BH 53
GRS 1737-31 115 BH 54
XTE J1755-324 85 BH 55, 56
Примечание. н - Источник также детектировался в диапазоне 100—200 кэВ. 1 — Гильфанов и др. (1994), 2 — Салотти и др.
(1992), 3 - Вихлинин и др. (1994), 4 - Кузнецов и др. (1997), 5 - Сюняев и др. (1991а), 6 - Буше и др. (1991), 7 - Сюняев и др. (19916), 8 - Лоран и др. (1993а), 9 - Гильфанов и др. (1993), 10 - Кузнецов и др. (1999), 11 -Финогенов и др. (1994), 12 - Буше и др. (1993), 13 - Трудолюбов и др. (1998), 14 - Голдвурм и др. (1996), 15 -Баррэ и др. (1993), 16 - Баррэ и др. (1992), 17 - Баррэ и др. (1991), 18 - Боррэль и др. (1996
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.