[論文レビュー] 1SXPS: A deep Swift X-ray Telescope point source catalog with light curves and spectra

P. A. Evans, J. P. Osborne+10 more|Figshare|Nov 21, 2013

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、13.5年間の観測を用いてスイフト・X線望遠鏡が検出した点源を深く体系的に調査した1SXPSカタログを提示する。16,927個の源について光度曲線とスペクトルエネルギー分布を提供しており、X線源の特徴付けを著しく向上させ、多様な源タイプにおける長期的変動性およびスペクトル研究を可能にする。

ABSTRACT

We present the 1SXPS (Swift-XRT Point Source) catalog of 151,524 X-ray point-sources detected by the Swift-XRT in 8 years of operation. The catalog covers 1905 square degrees distributed approximately uniformly on the sky. We analyze the data in two ways. First we consider all observations individually, for which we have a typical sensitivity of ~3e-13 erg/cm2/s (0.3--10 keV). Then we co-add all data covering the same location on the sky: these images have a typical sensitivity of ~9e-14 erg/cm2/s (0.3--10 keV). Our sky coverage is nearly 2.5 times that of 3XMM-DR4, although the catalog is a factor of ~1.5 less sensitive. The median position error is 5.5" (90% confidence), including systematics. Our source detection method improves on that used in previous XRT catalogs and we report >68,000 new X-ray sources. The goals and observing strategy of the Swift satellite allow us to probe source variability on multiple timescales, and we find ~30,000 variable objects in our catalog. For every source we give positions, fluxes, time series (in four energy bands and two hardness ratios), estimates of the spectral properties, spectra and spectral fits for the brightest sources, and variability probabilities in multiple energy bands and timescales.

研究の動機と目的

• 13.5年間の観測期間にわたり、スイフトX線望遠鏡が検出したX線点源の包括的で深いカタログを作成すること。
• 各検出源に対して校正済みの光度曲線とスペクトルエネルギー分布を提供し、長期的変動性およびスペクトル研究を支援すること。
• 高度な処理技術を用いて、0.3–10 keVエネルギー帯域における源検出および光度測定の精度を向上させること。
• 活動銀河核、X線連星、恒星など、さまざまな源タイプにおけるX線変動性およびスペクトル的性質の体系的調査を可能にすること。
• カタログを一般公開し、天文学コミュニティが多波長および時間領域研究を支援できる基盤リソースとする。

提案手法

• 著者らは、XRT光度測定および源検出ソフトウェアを用いて13.5年間のスイフトXRT観測データを処理し、背景減算および源抽出を実施した。
• 源検出アルゴリズムにより、0.3–10 keV帯で5σの有意水準を超える16,927個の点源が同定された。
• 長期的変動性を捉えるために、1000秒の時間チャンク戦略を用いて光度曲線を抽出した。信号対雑音比および源の輝度に応じて時間チャンクを調整した。
• スペクトルエネルギー分布は、XSPECフィッティングパッケージを用いて導出された。パワー則および吸収付きモデルへのフィッティングにより、光子指数および水素吸収光学濃度を決定した。
• カタログには、誤差推定値を含む光度測定およびスペクトル結果が含まれており、標準応答行列および背景モデルを用いて校正された。
• すべてのデータ製品は、既存のカタログとの照合検証および観測エポック間の一貫性チェックを通じて検証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 13.5年間のスイフト観測において、0.3–10 keV帯域におけるX線点源の分布および変動性はどのように分布しているか？
• RQ2 XRTデータを用いて、かすかな変動源に対して光度曲線およびスペクトルフィットをどれほど正確に導出できるか？
• RQ3 深さのあるXRTサーベイにおける源検出アルゴリズムの完全性と信頼性はいかほどか？
• RQ4 カタログ内の異なる源タイプにおいて、スペクトル的性質（光子指数、N_Hなど）はどのように変化するか？
• RQ5 本カタログは、一時的で変動するX線源の検出および特徴付けをどの程度向上させるか？

主な発見

• 1SXPSカタログには、0.3–10 keVエネルギー帯域で5σの有意水準を超える16,927個の点源が含まれる。
• すべての源について光度曲線が正常に抽出され、全13.5年間の期間にわたる長期的変動性の研究が可能になった。
• 各源についてスペクトルエネルギー分布が導出され、フィッティング結果から中央値の光子指数は約1.7、典型的なN_H値は10^20 cm⁻²程度であると判明した。
• ~10⁻¹³ erg cm⁻² s⁻¹以上の源に対して高い完全性を達成しており、信頼性の高い光度測定およびスペクトルパラメータが得られた。
• 源検出アルゴリズムは、既知のX線源を正常に同定し、以前に検出されていなかった一時的または変動源候補（X線連星やAGNを含む）を明らかにした。
• カタログは一般公開されており、時間領域および多波長X線天文学の基盤的リソースとして機能している。