[論文レビュー] SRG/ART-XC all-sky X-ray survey: Catalog of sources detected during the first year

M. Pavlinsky, S. Sazonov+21 more|arXiv (Cornell University)|Jul 13, 2021

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 98被引用数 44

ひとこと要約

本論文は、SRG宇宙望遠鏡のART-XC望遠鏡が最初の1年間の全天調査において4–12 keVエネルギー領域で検出した867個のX線源の最初のカタログを提示する。感度は黄道極近傍で約8×10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²、局所化精度は15′′であり、調査では56%が銀河系外源（主にAGNおよび銀河団）、44%が銀河系内源（主に準新星およびX線連星）を特定した。さらに、114個のX線源が初めて検出され、その後続観測により複数の新規特定されたAGNおよび準新星が同定された。

ABSTRACT

We present a first catalog of sources detected by the Mikhail Pavlinsky ART-XC telescope on board the SRG observatory in the 4-12 keV energy band during its ongoing all-sky survey. The catalog comprises 867 sources detected on the combined map of the first two 6-month scans of the sky (December 2019 - December 2020). The achieved sensitivity to point sources varies between ~4x10^-12 erg/s/cm2 near the ecliptic plane and ~8x10^-13 erg/s/cm2 (4-12 keV) near the ecliptic poles, and the typical localization accuracy is ~15 arcsec. Of the 750 sources of known or suspected origin in the catalog, 56% are extragalactic (mostly active galactic nuclei, AGN; and clusters of galaxies) and the rest are Galactic (mostly cataclysmic variables, CVs; and low- and high-mass X-ray binaries). For 114 sources, ART-XC has detected X-rays for the first time. Although the majority of these (~80) are expected to be spurious (given the adopted detection threshold), there can be a significant number of newly discovered astrophysical objects. We have started a program of optical follow-up observations of the new and previously unidentified X-ray sources, which has already led to the identification of several AGN and CVs. With the SRG all-sky survey planned to continue for a total of four years, we can expect the ART-XC survey in the 4-12 keV band to significantly surpass previous surveys that were carried out in similar (medium X-ray) energy bands in terms of the combination of angular resolution, sensitivity, and sky coverage.

研究の動機と目的

• SRG全天調査の最初の1年間にART-XC望遠鏡が検出したX線源の包括的カタログ作成を目的とする。
• ART-XC機器が全天にわたり4–12 keVエネルギー領域で示す感度および局所化精度を評価すること。
• 特にソフトX線で以前に観測されていなかった源を同定・分類すること。
• 未同定および新規検出されたX線源の天体物理学的起源を特定するため、光学後続観測キャンペーンを開始すること。
• 従来の中エネルギーX線調査と比較して、ART-XC調査の空間分解能、感度、天の川カバー範囲の優位性を示すこと。

提案手法

• 2019年12月から2020年12月までに、SRG宇宙望遠鏡搭載のART-XC望遠鏡を用いて、2回の6か月間のスキャン（ARTSS12）で深い全天調査を実施した。
• 2回のスキャンからのX線データを統合し、信号対雑音比を向上させた重ね合わせマップを作成した。
• 4以上のS/N閾値を満たす点源を同定するため、ウェーブレットに基づく源検出アルゴリズムを適用した。
• 最大尤度フィッティングをX線画像データに適用して源の光度測定および局所化を実施し、典型的な局所化精度を約15′′に達成した。
• 位置一致による照合を15′′以内で実施し、既存のカタログと照合し、多波長対応物およびスペクトル的性質に基づいて源を分類した。
• 未同定および新規検出されたX線源を同定するため、地上望遠鏡を用いた光学後続観測を開始した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ART-XC望遠鏡が最初の1年間の全天調査中に4–12 keV帯で示す感度および空間分解能はどの程度か？
• RQ2 検出されたX線源の数はいくつで、それらの銀河系内および銀河系外起源の分布はどのようなものか？
• RQ3 X線で初めて検出された源はいくつで、そのうち何割が真に天体物理学的対象と見なされるか（誤検出との区別）？
• RQ4 ART-XCが4–12 keV帯で特に検出されやすい天体的対象は何か。特にソフトX線で遮蔽されている対象は？
• RQ5 光学後続観測によって、未同定および新規検出されたX線源の性質をどの程度解明できるか？

主な発見

• ART-XC調査は、最初の1年間の全天調査中に4–12 keV帯で867個の源を検出した。黄道面近傍の感度は約4×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²、黄道極近傍では約8×10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²であった。
• 検出源の典型的な局所化精度は約15′′であり、光学および他の多波長対応物との信頼性の高い照合が可能である。
• 既知または推定の起源が判明した750源のうち、56%が銀河系外源（主にAGNおよび銀河団）、44%が銀河系内源（主に準新星およびX線連星）であった。
• ART-XCは114個の源をX線で初めて検出したが、検出閾値を満たす中で、そのうち約20%が真の天体物理学的対象である可能性が高いと推定された。
• 光学後続観測により、新規検出源のうち複数のAGNおよび準新星がすでに同定された。
• ART-XC調査は、4–12 keV帯において、従来の中エネルギーX線調査を上回る感度、空間分解能、および天の川カバー範囲を有すると予想される。特に遮蔽されたおよび硬X線源に対して顕著である。