УДК 524.7
ОПТИЧЕСКОЕ ОТОЖДЕСТВЛЕHИЕ ЧЕТЫРЕХ ЖЕСТКИХ РЕHТГЕHОВСКИХ ИСТОЧHИКОВ ИЗ ОБЗОРА ВСЕГО HЕБА
ОБСЕРВАТОРИИ SWIFT
2012 г. А. А. Лутовинов1*, Р. А. Буpенин1, М. Г. Ревнивцев1, С. Ю. Cазонов1, О. Н. Шолухова2, А. Ф. Валеев2
1 Институт космических исследований РАН, Москва 2Специальная астрофизическая обсерватория, пос. Нижний Архыз Поступила в редакцию 24.12.2011 г.
Представлены результаты оптических отождествлений четырех источников жесткого рентгеновского излучения из обзора всего неба обсерваторией Swift. Для каждого из исследуемых объектов с помощью 6-м телескопа БТА (САО РАН, Нижний Архыз) были получены оптические спектры, которые позволили установить их природу. Показано, что два источника (SWIFT J2237.2+6324 и SWIFT J2341.0+7645) относятся к классу катаклизмических переменных (предположительно поля-ров или промежуточных поляров). Измеренная ширина эмиссионных линий оказывается достаточно большой (FWHM ~ 15—25 A), что свидетельствует о присутствии в системах протяженных быст-ровращающихся (v ~ 400—600 км/с) аккреционных дисков. Помимо уширения линий, для источника SWIFT J2341.0+7645 обнаружено изменение положений их центроидов, что скорее всего связано с орбитальным движением белого карлика в двойной системе. Два других исследуемых объекта (SWIFT J0003.3+2737 и SWIFT J0113.8+2515) имеют внегалактическое происхождение: первый является сейфертовской галактикой второго типа, второй — блазаром, находящимся на красном смещении z = 1.594. Помимо оптических спектров, для всех источников приведены рентгеновские спектры в диапазоне энергий 0.6—10 кэВ, полученные по данным телескопа XRT обсерватории Swift.
Ключевые слова: рентгеновские источники, катаклизмические переменные, белые карлики, активные ядра галактик.
ВВЕДЕНИЕ
Обзоры всего неба, проводимые в настоящее время в жестком рентгеновском диапазоне энергий (>15 кэВ) обсерваториями ИНТЕГРАЛ (Винклер и др., 2003) и Swift (Герелс и др., 2004), широко используются для решения разных задач: открытия новых источников (см., например, Кривонос и др., 2007, 2010; Берд и др., 2010; Баумгатнер и др., 2010; Кусумано и др., 2010), исследования физических свойств разных объектов (см., например, Филиппова и др., 2005; Барлоу и др., 2006; Лутовинов, Цыганков, 2009), исследования статистических свойств объектов разных классов (см., например, Сазонов и др., 2007, 2008; Лутовинов и др., 2005; Ревнивцев и др., 2008) и т.д. Ключевым моментом для успешного решения таких задач является установление природы исследуемых источников, и чем выше полнота отождествлений, тем
Электронный адрес: aal@iki.rssi.ru
большей оказывается ценность того или иного обзора, и тем более широкий круг задач он позволяет решать.
С целью определения природы обнаруженных жестких рентгеновских источников разными группами, в том числе и нашей, проводятся дополнительные наблюдения при помощи рентгеновских, оптических и инфракрасных телескопов (см., например, Сазонов и др., 2005; Бикмаев и др., 2006, 2008; Мазетти и др., 2007, 2010; Буренин и др., 2008, 2009; Томсик и др., 2009; Лутовинов и др., 2010, 2012).
В настоящей статье на основе рентгеновских и оптических свойств определена природа четырех источников из обзора обсерватории Swift. Эта работа является очередной в рамках программы по отождествлению жестких рентгеновских источников, проводимой нами на телескопах БТА и РТТ-150.
Список жестких рентгеновских источников
Название RA (J2000) Dec (J2000)
SWIFT J0003.3+2737 00h03m20?2 27°37/23"
SWIFT J0113.8+2515 01h13m48?7 25°14/38"
SWIFT J2237.2+6324 22h36m26?2 63°27/50//
SWIFT J2341.0+7645 23h40m41?8 76°44/31//
НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ
Для проведения оптических наблюдений из 58-месячного каталога обсерватории Swift (Баумгат-нер и др., 2010) были выбраны четыре жестких рентгеновских источника (SWIFT J0003.3+ +2737, SWIFT J0113.8+2515, SWIFT J2237.2+ +6324 и SWIFT J2341.0+7645, см. таблицу). Все эти объекты были зарегистрированы телескопом BAT обсерватории Swift на низком уровне потоков и значимости (~5а), что приводит к большим погрешностям в локализации таких объектов (~6-7', см. Туллер и др., 2010). Несмотря на это, в последующих наблюдениях телескопом XRT удалось отождествить их в мягком рентгеновском диапазоне энергий 0.6-10 кэВ и существенно улушить точность локализации (до нескольких секунд дуги). Последнее позволило нам однозначно определить оптический объект, связанный с жестким рентгеновским источником.
Оптические наблюдения были выполнены в ночь с 4 на 5 ноября 2011 г. на 6-м телескопе БТА САО РАН, при помощи редуктора светосилы SCORPIO (Афанасьев, Моисеев, 2005). Для источника SWIFT J0003.3+2737 были получены два спектра с экспозицией 600 с каждый, для всех остальных — по два спектра с экспозициями по 900 с. В работе приводятся суммарные спектры для каждого источника, кроме SWIFT J2341.0+7645, для которого было обнаружено смещение спектров в результате орбитального движения объекта в двойной системе (см. подробнее ниже). Во время этих наблюдений использовалась объемно-голографическая решетка VPHG 550G, обеспечивающая наибольшую световую эффективность и широкий спектральный диапазон (3700-7800 A). Спектральное разрешение составляло ^6 A (полная ширина на полувысоте).
Обработка оптических данных проводилась стандарным образом, при помощи математического обеспечения IRAF1 и собственного математического обеспечения. Необходимо отметить, что из-за технического сбоя не удалось провести наблюдения спектрофотометрических стандартов. Поэтому ниже все спектры приводятся в относительных единицах и нормированы на континуум.
Рентгеновские спектры источников в области энергий 0.6—10 кэВ были получены по данным телескопа XRT обсерватории Swift. Их обработка и анализ были проведены с использованием соответствующего программного обеспечения2 и пакета программ FTOOLS 6.7.
РЕЗУЛЬТАТЫ
SWIFT J0003.3+2737. Участок неба вокруг SWIFT J0003.3+2727 наблюдался телескопом XRT обсерватории Swift 21 января 2011 г. с общей экспозицией ~8.4 кс. В области локализации источника телескопом BAT регистрируются три довольно слабых объекта, интенсивность одного из которых в диапазоне энергий 0.6—10 кэВ приблизительно в два раза выше интенсивности двух других. Более того, на изображении области неба, полученной в диапазоне энергий 6—10 кэВ, последние два источника практически пропадают, в то время как первый объект с координатами (J2000) RA = 00h03m27?4, Dec = 27°39' 18" (точность локализации ~5"), продолжает уверенно регистрироваться. Таким образом, мы можем заключить, что именно этот объект является мягким рентгеновским компаньоном источника SWIFT J0003.3+2727.
Сравнение изображения, полученного телескопом XRT, с изображениями из обзора SDSS показывает, что в оптике SWIFT J0003.3+2727 может быть однозначно отождествлен с относительно ярким объектом величиной mr = 16.3 (рис. 1а). В его оптическом спектре ясно видны эмиссионные линии серии Бальмера, узкие линии азота NII, кислорода [OIII]4959,5007 и другие (рис. 1б), что является характерным для сейфертовской галактики 2-го типа, расположенной на красном смещении z = 0.03946 ± 0.00002.
Рентгеновский спектр источника SWIFT J0003.3+2727, показанный на рис. 1в, формально может быть аппроксимирован простым степенным законом зависимости плотности потока фотонов от энергии dN/dE ж Е-Г с фотонным индексом Г ~ — 1. Однако такое значение фотонного индекса не типично для спектров активных ядер галактик и,
1 http://iraf.noao.edu
2 http://swift.gsfc.nasa.gov
скорее всего, связано со значительным поглощением в ее спектре. К сожалению, низкое качество полученного спектра не позволяет исследовать этот вопрос подробно. Мы можем лишь зафиксировать фотонный индекс на значении Г = 1.7, характерном для активных ядер галактик, и, добавив в модель поглощение, оценить его величину как Nh — 1023 атом см 2.
Рентгеновский поток от источника в диапазоне энергий 2—10 кэВ составляет FX — 1.5 х
1 о —12 —2 —1
х 10 12 эр^м 2 c 1, что соответствует светимости LX — 5 х 1042 эрг c "1 для измеренного z.
SWIFT J0113.8+2515. Источник SWIFT J0113.8+2515 наблюдался телескопом XRT трижды с разницей по времени приблизительно в год (28 февраля 2010 г., 1 и 2 марта 2011 г.), с общей экспозицией —8 кс. Мы не обнаружили каких-либо значимых изменений в регистрируемом потоке и форме его спектра, поэтому в дальнейшем анализировали суммарное рентгеновское излучение от исследуемого объекта.
Как видно из рис. 2а, в область локализации источника телескопом XRT (RA = 01h13m22?7, Dec = 25°18' 54", точность локализации ~4", J2000) попадает один объект с mr = 19.1 (по данным обзора SDSS). Его оптический спектр, полученный с помощью телескопа БТА, указывает на присутствие двух относительно слабых эмиссионных линий (рис. 2б). Эти линии были нами отождествлены с широкими линиями углерода
CIII 1909 A и магния MgII 2798 A, с доплеров-ской шириной ^5000 км/с (полная ширина на полувысоте), находящимися на красном смещении z = 1.594 ± 0.002. Таким образом, проведенные измерения указывают на то, что SWIFT J0113.8+ +2515 является квазаром.
Поиск в астрономических каталогах показал, что помимо оптического диапазона объект ранее регистрировался в близком инфракрасном диапазоне (в двухмикронном обзоре 2MASS) и некоторыми радиотелескопами. Кроме того, он регистрировался на низком уровне значимости в рентгеновском обзоре всего неба обсерватории ROSAT
(a)
Рис. 1. (а) — Изображение области неба, содержащей источник SWIFT J0003.3+2737, по данным обзора SDSS; контурами показаны уровни интенсивности мягкого рентгеновского излучения по данным телескопа XRT. (б) — Оптический спектр источника SWIFT J0003.3+2737, полученный на телескопе БТА. Подписаны основные эмиссионные линии. (в) — Энергетический спектр источника SWIFT J0003.3+2737 по данным телескопа XRT: сплошной линией показана модель наилучшей аппроксимации степенным законом, штриховой — степенным законом с наклоном 1.7 и поглощением.
5 \-
13
о о я
я 4
о Я
В я я
o=j 3
св
я
л
ч £ „
§2
о
в
о
. <5
Т—I-1—I-1—I-1-1—I-1—I-1—I-1-1-1—I-1—I-1-1—I-1-1—I-г
(б)
Hf
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.