[论文解读] 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 44

一句话总结

本论文公布了在SRG空间天文台的ART-XC望远镜于首次全天巡天的首年期间，在4–12 keV能量 band内检测到的867个X射线源的首份星表。该巡天在天球赤道极区附近具有约8×10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²的灵敏度和15′′的定位精度，识别出56%的河外源（主要为活动星系核和星系团），44%的银河系源（主要为激变变星和X射线双星），并报告了114个此前未在X射线中检测到的新源，包括通过后续观测新识别出的若干活动星系核和激变变星。

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.

研究动机与目标

• 在SRG全天巡天的首年期间，制作ART-XC望远镜检测到的X射线源的全面星表。
• 评估ART-XC仪器在4–12 keV能量带内全天空范围的灵敏度与定位精度。
• 识别并分类新检测到的X射线源，特别是此前在软X射线波段未被观测到的源。
• 启动对未关联源及新检测源的光学后续观测，以确定其天体物理起源。
• 展示ART-XC巡天在角分辨率、灵敏度与天空覆盖范围方面相较于以往中能段X射线巡天的优越性。

提出的方法

• 利用搭载于SRG天文台的ART-XC望远镜开展深度全天巡天，通过两次6个月的扫描（ARTSS12）覆盖全天，时间跨度为2019年12月至2020年12月。
• 将两次扫描的X射线数据合并，生成信噪比更高的叠加图像，以提升源检测能力。
• 采用基于小波的源检测算法，在4–12 keV能带内识别点源，检测阈值为信噪比S/N ≥ 4。
• 通过最大似然拟合X射线图像数据进行源测光与定位，实现典型定位精度约15′′。
• 通过15′′内的位置匹配方法，将源与现有星表进行交叉识别，并基于多波段对应体与光谱特性对源进行分类。
• 利用地面望远镜启动光学后续观测，以识别未关联及新检测到的X射线源。

实验结果

研究问题

• RQ1 在首年全天巡天期间，ART-XC望远镜在4–12 keV能带内的灵敏度与角分辨率如何？
• RQ2 共检测到多少X射线源？其银河系与河外起源的分布如何？
• RQ3 有多少源是首次在X射线中被检测到？其中有多大比例可能为真实天体物理源而非虚假信号？
• RQ4 ART-XC在4–12 keV能带内优先探测到哪些类型的天体，特别是那些在软X射线波段被遮蔽的源？
• RQ5 光学后续观测在多大程度上能够揭示未识别源及新检测源的本质？

主要发现

• ART-XC巡天在首年全天巡天中检测到867个4–12 keV能带内的源，其在天球赤道面附近的灵敏度约为4×10⁻¹² erg s⁻¹ cm⁻²，在天球赤道极区附近约为8×10⁻¹³ erg s⁻¹ cm⁻²。
• 检测源的典型定位精度约为15′′，可实现与光学及其他多波段对应体的可靠交叉识别。
• 在750个已知或疑似来源的源中，56%为河外源（主要为活动星系核和星系团），44%为银河系源（主要为激变变星和X射线双星）。
• ART-XC首次检测到114个源的X射线辐射，尽管检测阈值存在，但估计约20%的源极有可能为真实天体物理对象。
• 光学后续观测已成功识别出若干新检测源中的活动星系核与激变变星。
• ART-XC在4–12 keV能带内的巡天预计将在灵敏度、角分辨率与天空覆盖范围方面超越以往的中能段X射线巡天，尤其在遮蔽源与硬X射线源方面优势显著。