[논문 리뷰] 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. Rauw외 4명|ArXiv.org|2007. 07. 13.

Gamma-ray bursts and supernovae인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 Cyg OB2 영역의 거대 별에서 비열성 고에너지 방출을 탐색하기 위해 INTEGRAL-ISGRI 경경자외선 데이터(20–1000 keV)를 분석한다. 주로 비열성 전파 방출체인 WR 140, WR 146, WR 147 및 EGRET 소스 3EG J2033+4118에 초점을 맞춘다. 경경자외선 점원자체는 탐지되지 않았으며, 대신 광도에 대한 엄격한 상한선이 유도되었고, 이는 거대 별 시스템 내 입자 가속 모델과 특정 역방향 콘스턴틴 방출 시나리오를 배제하는 데 기여한다.

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.

연구 동기 및 목표

• Cyg OB2 영역의 비열성 전파 방출 거대 별에서의 경경자외선(20–1000 keV) 방출을 조사하기 위해.
• 조기형 별인 WR 140, WR 146, WR 147이 역방향 콘스탄틴 산란을 통해 감지 가능한 비열성 X선 방출을 생성할 수 있다는 가설을 검증하기 위해.
• 미해결 EGRET 소스 3EG J2033+4118과 매우 높은 에너지 감마선 소스 TeV J2032+4130의 경경자외선 대역에서의 광도를 제약하기 위해.
• 충돌하는 바람 이중성 및 거대 별 환경에서의 입자 가속 이론 모델에 대한 관측적 한계를 제공하기 위해.

제안 방법

• 소스 탐지 및 광도 추정을 위해 OSA 소프트웨어 패키지를 사용한 INTEGRAL-ISGRI 이미저의 대규모 데이터 세트 분석.
• ISGRI의 완전 코딩된 시야에서 표준 이미지 복원 및 소스 추출 기법 적용.
• 세 에너지 대역(20–60 keV, 60–100 keV, 100–1000 keV)에서 소스 광도에 대한 3σ 상한선 계산.
• 다중파장 일致성 평가를 위해 알려진 X선, 전파 및 감마선 대응체와의 소스 교차 식별.
• 배경 모델링 및 소스 정위를 활용해 복잡한 소스 밀도 지역에서 신뢰할 수 있는 광도 상한선 확보.
• 유도된 상한선을 역방향 콘스탄틴 및 핵반성 방출 모델의 이론 예측과 비교.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Cyg OB2 영역의 비열성 전파 방출 거대 별, 예를 들어 WR 140은 20 keV 이상에서 감지 가능한 경경자외선 방출을 생성하는가?
• RQ2 EGRET 소스 3EG J2033+4118은 Cyg OB2 영역의 거대 별에서 오는 경경자외선 방출과 연관되어 있는가?
• RQ3 경경자외선 광도 상한선은 충돌하는 바람 이중성 내 고속 전자에서의 특정 역방향 콘스탄틴 방출 모델을 배제할 수 있는가?
• RQ4 TeV J2032+4130의 경경자외선 광도 상한선은 이 소스가 매우 높은 에너지 감마선 소스임을 제약하는가?
• RQ5 상한선은 거대 별 바람 충돌에서 전자 에너지 분포의 스펙트럼 지수에 어떤 제약을 둔다?

주요 결과

• ISGRI 에너지 대역(20–1000 keV) 내에서 Cyg OB2 영역에서 경경자외선 점원자가 탐지되지 않았다.
• 3EG J2033+4118의 광도에 대한 상한선이 도출되었으며, 20–60 keV 대역 상한선은 0.07 cts s⁻¹(3σ)로 모든 에너지 대역에서 일관되게 유지되었다.
• WR 140의 20–60 keV 대역 상한선은 0.06 cts s⁻¹(3σ)이며, Benaglia & Romero(2003)의 역방향 콘스탄틴 방출 모델과 일치하지 않는다.
• WR 147의 20–60 keV 대역 상한선은 0.05 cts s⁻¹(3σ)이며, 동일한 모델과도 일치하지 않는다.
• TeV J2032+4130의 상한선은 모든 에너지 대역에서 3EG J2033+4118와 동일했으며, 감지 가능한 경경자외선 방출이 없음을 시사한다.
• SS Cyg는 20–60 keV 대역에서 12σ 유의수준으로 탐지되었으며, 카운트율은 0.77 ± 0.06 cts s⁻¹였고, 40 keV 이상에서는 탐지되지 않았으며, 3σ 상한선은 각각 0.11 cts s⁻¹(60–100 keV) 및 0.14 cts s⁻¹(100–1000 keV)였다.