[논문 리뷰] INTEGRAL/IBIS 7-year All-Sky Hard X-Ray Survey. Part II: Catalog of Sources

Roman Krivonos, Sergey S. Tsygankov외 4명|arXiv (Cornell University)|2010. 06. 23.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 9인용 수 53

한 줄 요약

이 논문은 INTEGRAL/IBIS 관측소에서 수행한 7년간의 천구 전체 하드 X선 조사에서 유도된 카탈로그를 제시한다. 이 카탈로그는 17–60 keV 에너지 대역에서 최소 감도 3.7×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻² (5σ 기준)로 521개의 소스를 탐지하였다. 카탈로그에는 장기 탐지 소스(LtD) 449개와 단기 탐지 소스(StD) 53개가 포함되어 있으며, 은하계 외부 소스의 경우 96%, 은하계 소스의 경우 94%의 높은 완전도를 보이며 천구 전역의 X선 소스에 대한 세부적인 인구 연구를 가능하게 한다.

ABSTRACT

This paper is the second in a series devoted to the hard X-ray (17-60 keV) whole sky survey performed by the INTEGRAL observatory over seven years. Here we present a catalog of detected sources which includes 521 objects, 449 of which exceed a 5 sigma detection threshold on the time-averaged map of the sky, and 53 were detected in various subsamples of exposures. Among the identified sources with known and suspected nature, 262 are Galactic (101 low-mass X-ray binaries, 95 high-mass X-ray binaries, 36 cataclysmic variables, and 30 of other types) and 219 are extragalactic, including 214 active galactic nuclei (AGNs), 4 galaxy clusters, and galaxy ESO 389-G 002. The extragalactic (|b|>5 deg) and Galactic (|b|<5 deg) persistently detected source samples are of high identification completeness (respectively ~96% and ~94%) and valuable for population studies.

연구 동기 및 목표

• INTEGRAL/IBIS를 사용한 7년간의 천구 전체 조사에서 탐지된 하드 X선 소스의 포괄적인 카탈로그를 작성하기 위해.
• 시간 평균 및 일시적 복사율 행동에 기반해 탐지된 소스를 장기 탐지(LtD) 및 단기 탐지(StD) 카테고리로 분류하기 위해.
• 하드 X선 대역에서 은하계 및 은하계 외부 소스 인구에 대해 높은 식별 완전도를 달성하기 위해.
• 변동성 및 분류 연구를 지원하기 위해 각 소스의 광도 곡선과 복사율 분포 히스토그램을 제공하기 위해.
• 특히 활성 은하핵(AGN)과 X선 이중성계를 포함한 하드 X선 소스의 인구 연구를 가능하게 하기 위해, 은하수 평면에서 감도가 향상된 고감도 천구 전체 조사 기반의 연구를 위해.

제안 방법

• 2002년 12월부터 2009년 7월까지의 INTEGRAL/IBIS 데이터를 활용해 7년간의 시간 평균 천구도를 제작하였으며, 총 약 83 Ms의 유효 노출 시간을 확보하였다.
• 체계적 노이즈를 억제하고 조사 감도를 향상시키기 위해 향상된 천체도 복원 방법을 적용하였다.
• 7년 평균도상에서 5σ 이상을 초과하는 소스를 장기 탐지(LtD) 소스로 정의하였고, 3일 또는 주 단위의 시간 스케일에서 일시적인 폭발 기간 동안에만 탐지된 소스를 단기 탐지(StD) 소스로 정의하였다.
• 감도 특성화를 위해 3.7×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻² (5σ 기준), 천구의 10% 영역에서 6.2×10⁻¹¹ erg s⁻¹ cm⁻², 천구의 90% 영역에서 8.6×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²의 복사율 임계값을 사용하였다.
• 우주선 궤도(약 3일) 평균 광도 곡선과 각 소스의 복사율 분포 히스토그램을 제공하여 변동성 특성을 평가하였다.
• 기존의 성격에 따라 소스를 분류하였으며, 은하계 소스 262개(101개 LMXB, 95개 HMXB, 36개 CV, 30개 기타), 은하계 외부 소스 219개(214개 AGN, 4개 은하단, 1개 은하)로 나누었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 INTEGRAL/IBIS를 사용한 하드 X선 천구 전체 조사에서 소스 식별의 완전도와 신뢰도는 어떠한가?
• RQ2 장기 탐지 소스와 단기 탐지 소스 인구 간의 복사율 분포 및 변동성 행동은 어떻게 다를까?
• RQ3 7년간의 INTEGRAL/IBIS 하드 X선 조사가 천구 전역에서 가지는 감도 및 다이나믹 레인지의 특성은 무엇인가?
• RQ4 은하계 소스와 은하계 외부 소스 인구는 소스 밀도 및 식별 완전도 측면에서 어떻게 비교될 수 있는가?
• RQ5 내재된 소스 변동성과 일시적 폭발이 소스 탐지 임계값과 분류에 얼마나 큰 영향을 미치는가?

주요 결과

• 조사를 통해 17–60 keV 대역에서 총 521개의 하드 X선 소스를 탐지하였으며, 이 중 449개는 시간 평균도상에서 5σ 이상의 임계값을 초과하는 장기 탐지(LtD) 소스로 분류되었다.
• 최소 감도는 5σ 기준으로 3.7×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²였으며, 천구의 90% 영역에서는 6.2×10⁻¹¹ erg s⁻¹ cm⁻², 10% 영역에서는 8.6×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²까지 감도가 확보되었다.
• |b| > 5°인 소스에 대해 은하계 외부 소스 식별 완전도는 약 96%였고, |b| < 5°인 소스에 대해 은하계 소스 식별 완전도는 약 94%였다.
• 521개의 소스 중 262개는 은하계 소스로 식별되었으며(101개 LMXB, 95개 HMXB, 36개 CV, 30개 기타), 219개는 은하계 외부 소스로 식별되었다(214개 AGN, 4개 은하단, 1개 은하).
• 카탈로그에는 총 53개의 단기 탐지 소스가 포함되어 있으며, 주로 일시적 X선 이중성계 또는 폭발 상태에서만 탐지되는 AGN으로, 4U 1901+03 및 IGR J20187+4041와 같은 소스들이 고도의 복사율 상태에서만 관측되었다.
• 모든 소스에 대해 광도 곡선과 복사율 히스토그램을 제공하여 변동성 분석 및 분류 정밀도 향상이 가능하며, 복사율은 10⁻¹¹ erg s⁻¹ cm⁻² 단위로 기록되었다.