[論文レビュー] INTEGRAL-ISGRI observations of the CygOB2 region: earching for hard X-ray point sources in a region containing several non-thermal emitting massive stars

M. De Becker, G. Rauw+4 more|ArXiv.org|Jul 13, 2007

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、Cyg OB2領域の質量関係星における非熱的高エネルギー放射を探索する目的で、INTEGRAL-ISGRIのハードX線データ（20–1000 keV）を分析した。非熱的電波放射源として知られるWR 140、WR 146、WR 147およびEGRET源3EG J2033+4118を対象とした。ハードX線点源は検出されなかったが、放射束の厳密な上限が導出され、質量関係星系における粒子加速モデルを制約し、特定の逆コンプトン放射シナリオを除外した。

ABSTRACT

Aims: We analyze INTEGRAL-ISGRI data in order to probe the hard X-ray emission (above 20 keV) from point sources in the Cyg OB2 region and to investigate the putative non-thermal high-energy emission from early-type stars (Wolf-Rayet and O-type stars). Among the targets located in the field of view, we focus on the still unidentified EGRET source 3EG 2033+4118 that may be related to massive stars known to produce non-thermal emission in the radio domain, and on the wide colliding-wind binary WR 140. Methods: Using a large set of data obtained with the IBIS-ISGRI imager onboard INTEGRAL, we run the OSA software package in order to find point sources in the fully coded field of view of the instrument. Results: Our data do not allow the detection of a lower-energy counterpart of 3EG J2033+4118 nor of any other new point sources in the field of view, and we derive upper limits on the high-energy flux for a few targets: 3EG J2033+4118, TeV J2032+4130, WR140, WR146 and WR147. The results are discussed in the context of the multiwavelength investigation of these objects. Conclusions: The upper limits derived are valuable constraints for models aimed at understanding the acceleration of particles in non-thermal emitting massive stars, and of the still unidentified very-high gamma-ray source TeV J2032+4130.

研究の動機と目的

• Cyg OB2領域の非熱的電波放射を示す質量関係星におけるハードX線（20–1000 keV）放射を調査すること。
• 初期型星（WR 140、WR 146、WR 147など）が逆コンプトン散乱によって検出可能な非熱的X線放射を生成するという仮説を検証すること。
• 未解明のEGRET源3EG J2033+4118および非常に高エネルギーγ線源TeV J2032+4130のハードX線バンドにおける放射束を制約すること。
• 衝突する風を持つ連星系や質量関係星環境における粒子加速理論モデルの観測的限界を提供すること。

提案手法

• OSAソフトウェアパッケージを用いて、INTEGRAL-ISGRIイメージャからの大規模データセットを解析し、源検出と放射束推定を実施した。
• ISGRIの完全符号化視野において、標準的な画像再構成および源抽出技術を適用した。
• 3つのエネルギー帯域（20–60 keV、60–100 keV、100–1000 keV）における源の3σ上限を計算した。
• X線、電波、γ線の既知の対応源との照合を実施し、多波長的一致性を評価した。
• 背景モデルの構築と源局在化を用いて、源密度が複雑な領域における信頼性の高い放射束上限を確保した。
• 得られた上限を、逆コンプトンおよびハドロン的放射モデルからの理論予測と比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Cyg OB2領域の非熱的電波放射を示す質量関係星（例：WR 140）は、20 keV以上の検出可能なハードX線放射を生成するか？
• RQ2 EGRET源3EG J2033+4118は、Cyg OB2領域の質量関係星からのハードX線放射に関連しているか？
• RQ3 ハードX線放射束の上限は、衝突する風の中の相対論的電子による逆コンプトン放射の特定のモデルを除外できるか？
• RQ4 TeV J2032+4130のハードX線放射束の上限は、その非常に高エネルギーγ線源としての性質を制約するか？
• RQ5 上限は、質量関係星の風衝突における電子エネルギー分布のスペクトル指数にどのような制約を課すか？

主な発見

• ISGRIエネルギー帯（20–1000 keV）において、Cyg OB2領域にハードX線点源は検出されなかった。
• 3EG J2033+4118の放射束に対する上限が導出され、20–60 keV帯の上限は0.07 cts s⁻¹（3σ）であり、全エネルギー帯で一貫していた。
• WR 140の20–60 keV帯における上限は0.06 cts s⁻¹（3σ）であり、Benaglia & Romero（2003）の逆コンプトン放射モデルとは整合しない。
• WR 147の20–60 keV帯における上限は0.05 cts s⁻¹（3σ）であり、同様に同じモデルとは整合しない。
• TeV J2032+4130の上限は、全エネルギー帯で3EG J2033+4118と同一であり、検出可能なハードX線放射がないことを示した。
• SS Cygは20–60 keV帯で12σの有意度で検出され、カウントレートは0.77 ± 0.06 cts s⁻¹であったが、40 keV以上では検出されず、3σ上限は60–100 keV帯で0.11 cts s⁻¹、100–1000 keV帯で0.14 cts s⁻¹であった。