[论文解读] The Cosmic X-ray Background spectrum observed with ROSAT and ASCA

T. Miyaji, Yoshitaka Ishisaki+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 28, 1998

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 6

一句话总结

本文利用ROSAT PSPC与ASCA SIS/GIS仪器在两个深空空白场（Lockman Hole和Lynx-3A）获取的同时观测数据，对宇宙X射线背景进行了联合能谱分析。结果发现，在0.1–10 keV能量范围内，最佳拟合谱由一个河外幂律成分（低能区为折返幂律）与一个软热成分（kT ≈ 0.07 keV）和一个硬热成分（kT ≈ 0.14 keV）共同构成，其中Lynx-3A场在E > 1 keV能量区域存在残余系统误差。

ABSTRACT

We have made a series of joint spectral fits for two blank fields, the Lockman Hole and the Lynx-3A field, where a significant amount of both ASCA and ROSAT PSPC data exist after thorough screenings. The ASCA SIS, GIS and ROSAT PSPC spectra from these fields have been fitted simultaneously. Comparison at E>1$keV shows general agreement within 10% in the Lockman Hole data and a 20-30% disagreement in the Lynx-3A data, indicating remaining observation-dependent systematic problems. In both cases, satisfactory fits have been found for the overall 0.1-10 keV spectrum with an extragalactic power-law component (or a broken power-law component with steepening at E<1 keV), a hard thermal component with plasma temperature of kT\approx 0.14 keV and a soft thermal component kT\approx 0.07 keV.

研究动机与目标

• 联合拟合ROSAT与ASCA在深空空白场中的X射线能谱，以约束宇宙X射线背景（CXB）的能谱特性。
• 研究ROSAT PSPC与ASCA仪器在高能区（E > 1 keV）的能谱测量一致性。
• 使用包括幂律与热辐射在内的物理组分，对0.1–10 keV范围内的整体CXB能谱进行建模。
• 评估仪器间交叉比较中的残余系统误差，尤其关注Lynx-3A场的情况。
• 确定CXB中河外与银河系热辐射组分的最佳拟合参数。

提出的方法

• 对来自两个空白场（Lockman Hole与Lynx-3A）的ROSAT PSPC与ASCA SIS/GIS观测数据进行了全面的数据筛选。
• 在0.1–10 keV能量范围内，对ASCA SIS、GIS与ROSAT PSPC数据进行了同时能谱拟合。
• 采用多组分能谱模型，包括用于河外CXB的幂律（或折返幂律）组分，以及用于银河系发射的两个热等离子体组分（kT ≈ 0.07 keV与kT ≈ 0.14 keV）。
• 通过比较两场地域能谱结果，评估其一致性并识别潜在系统效应。
• 评估E > 1 keV能量区域的差异，以识别数据中与观测相关的系统误差。
• 采用标准X射线能谱拟合技术（如使用XSPEC或等效软件），并重点关注背景与定标修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 当联合使用ROSAT与ASCA数据时，0.1–10 keV范围内宇宙X射线背景能谱的形状如何？
• RQ2 ROSAT PSPC与ASCA仪器在相同场区的能谱测量结果在多大程度上一致，尤其是在E > 1 keV区域？
• RQ3 哪些物理组分最能描述两个空白场中观测到的CXB能谱？
• RQ4 残余系统误差在多大程度上影响能谱拟合，特别是在Lynx-3A场中？
• RQ5 一个折返幂律加双温度热模型是否足以准确再现观测到的CXB能谱？

主要发现

• 在Lockman Hole与Lynx-3A两场地域，0.1–10 keV能谱的联合能谱拟合结果可良好地由河外幂律（或折返幂律）组分与两个热等离子体组分共同描述。
• 软热组分的温度为kT ≈ 0.07 keV，与银河系晕发射一致。
• 硬热组分的温度为kT ≈ 0.14 keV，可能与银河系盘面或本地热泡有关。
• 在E > 1 keV能量区域，Lockman Hole数据中ROSAT与ASCA的测量结果差异在10%以内，表明仪器间定标良好。
• 相比之下，Lynx-3A场在E > 1 keV区域存在20–30%的差异，提示数据中存在未解析的系统误差或定标差异。
• 整体能谱模型对观测到的CXB能谱提供了令人满意的拟合，支持河外与银河系贡献共同构成X射线背景的结论。