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HXMT 银道扫描

HXMT 银道扫描. 银道扫描科学工作组. 概要. 同期硬 X 空间观测 HXMT 优势和策略 银心深度扫描可能的科学目标 银道面扫描 可能的科学目标 常规科学目标. 银道扫描工作小组： 副组长：刘庆忠 组员 ：余文飞 宋黎明 屈进禄 陈玉鹏 李新乔 李剑 颜景志 李会 周佳能. 同期硬 X 空间观测. 2014 年可能在轨的硬 X 卫星 HXMT INTEGRAL ， SWIFT ， MAXI ， ASTROSAT ， NUSTAR. HXMT: 2014-?? HE ：

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HXMT 银道扫描

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Presentation Transcript

  1. HXMT银道扫描 银道扫描科学工作组

  2. 概要 同期硬X空间观测 HXMT优势和策略 银心深度扫描可能的科学目标 银道面扫描 可能的科学目标 常规科学目标

  3. 银道扫描工作小组： 副组长：刘庆忠 组员 ：余文飞 宋黎明 屈进禄 陈玉鹏 李新乔 李剑 颜景志 李会 周佳能

  4. 同期硬X空间观测 2014年可能在轨的硬X卫星 HXMT INTEGRAL，SWIFT，MAXI，ASTROSAT，NUSTAR

  5. HXMT: 2014-?? HE： 20-250keV, 视场1x6度，角分辨5角分，定位精度1角分，半年巡天灵敏度0.5mcrab (大约对应于每FOV约 2 ks)。探测器面积5000cm2

  6. INTEGRAL: 2002-?? ISGRI： 15-1000 keV 视场29x29度，角分辨12角分，定位精度1角分，半年巡天灵敏度2mcrab (大约对应于每FOV为 300ks) ，探测器面积2600cm2。

  7. SWIFT：2004-？？ BAT： 15-150keV，视场1.4立体角，角分辨14角分，定位精度1角分，半年巡天灵敏度1mcrab (每个FOV为20 days)，探测器面积5200cm2。

  8. MAXI：2009-2014? 0.5-30 keV，半年巡天灵敏度0.2mcrab （20mcrab/96min; 3mcrab/day;1mcrab/week） GSC：2-30keV， 视场:120x1.5度，定位精度6角分，探测器面积：5000cm2。 SSC：0.5-10keV。 视场:90x1.5度，定位精度6角分，探测器面积：200cm2。

  9. ASTROSAT：2012-?? LAXPC:3-80 keV, 6000cm^2, FOV 1x1度，灵敏度0.1mcrab (1ks);角分辨 3-4角分 SXT: 0.3-8 keV, 200cm^2,FOV 0.35度，灵敏度0.01mcrab (10ks), 角分辨1-5角分 CZTI: 10-150 keV, 1000cm^2, FOV 6x6度,灵敏度0.5mcrab (1ks)， 角分辨8角分 ASM：2-10keV，灵敏度30mcrab（300s），面积180cm^2，角分辨10角分

  10. NUSTAR：2012-？？ 5-80keV， 角分辨7.5角秒，视场13x13角分。 10-30 keV 灵敏度：1e-14 erg/cm2/s (106 s, 3 sigma)，约为1 uCrab

  11. Swift/BAT目前银道扫描已经达到灵敏度为0.4mcrab，到2014年前后可达到0.3mcrab.Swift/BAT目前银道扫描已经达到灵敏度为0.4mcrab，到2014年前后可达到0.3mcrab.

  12. 目前报道积累7年INTEGRAL的数据给出的最好灵敏度在0.26mCrab。采用INTEGRAL银心曝光量以及半年巡天灵敏度2mcrab，9年(到2011年）得到银心目前达到的探测灵敏度为约0.24mCrab。12年（到2014年）银心按曝光比例增高，灵敏度可达到0.2mCrab。目前报道积累7年INTEGRAL的数据给出的最好灵敏度在0.26mCrab。采用INTEGRAL银心曝光量以及半年巡天灵敏度2mcrab，9年(到2011年）得到银心目前达到的探测灵敏度为约0.24mCrab。12年（到2014年）银心按曝光比例增高，灵敏度可达到0.2mCrab。

  13. HXMT优势和策略 对于HXMT： HXMT/HE sensitivity 0.5 mCrab (half year survey corresponds to 2 ks per 1x6度 FOV), 达到0.1 mCrab灵敏度，needs roughly 50 ks (~0.6 days)

  14. HXMT银道面扫描达到0.1mCrab (|b|<10dg): (360*20)/(1*6)=7200/6=1200 FOV -> reach to 0.1 mCrab, needs 720-2800 days （2-8 yrs）(对用于半年巡天灵敏度0.5-1mCrab）

  15. HXMT银道面小天区扫描： 例如：Galactic center 20x20 dg: (20*20)/(1*6)=66 FOV To reach 0.1 mCrab, needs 40-80 days (corresponding to half year survey sensitivity 0.5-1 mCrab).

  16. BAT: 0.1 mCrab ~ 2000days (20x20 dg sky) ISGRI : 0.1 mCrab ~1400 days (20x20 dg sky) NUSTAR：survey 20x20 dg sky, for 30 days, -> 0.26 ks/FOV. 1000ks, 1 uCrab, -> 0.26 ks, 60 uCrab (10-30 keV， 3 sigma) 和HXMT相当（若HXMT取半年巡天0.5mCrab的灵敏度）。

  17. HXMT优势和策略 2014年前后INTEGRAL和SWIFT对于银道面最好灵敏度在0.2mCrab水平。 可根据HXMT运行后期的情况，安排完成主要科学目标后对银道面扫描，但需要至少2年的时间达到灵敏度0.1mCrab，或者选取更窄的银道面进行扫描观测。 来自印度ASTROSAT的竞争： LAXPC:3-80 keV灵敏度指标0.1mCrab/ks和CZTI: 10-150 keV, 0.5mCrab/ks, 若也实施对银道扫描或小天区深度扫描，可能对HXMT银道面扫描的科学目标构成威胁。

  18. HXMT优势和策略 由于HXMT具有小FOV和大面积，扫描小天区有优势。 可优先选取银道局部天区进行扫描，例如银心，和一些有趣的复杂多源天区例如Cygx-1等，每个天区大约约为20X20度，扫描时间大约2-3个月。 多个银道面小天区的深度扫描拼接可得到银道面主要天区的扫描结果；

  19. HXMT银心扫描可能科学目标 • 银心点源分布密集，弥散的硬X辐射强。可通过探测大批辐射源，用以研究： • 1， 构造XRB光度函数，解析的硬X辐射本底； • 2， 研究INTEGRAL的SPI观测到银心511keV线的的非对称结构，该分布和LMXB分布相似，怀疑正电子的产生和其有关 • Suzaku观测的到银心Fe线。HXMT在银心较大尺度较银盘可能更有可能观测到弥散Fe的存在，不确定型为LE面积小灵敏度较低； • Rosat和Fermi观测到的银心附近存在的bubble，（软X和伽马），在硬X波段是否也能给出一个可能的bubble结构，可衔接软X和伽马，用以理解银河系的形成和演化；不确定性为，该天区有大约2000平方度，面积偏大。

  20. BAT HMXB/LMXB 光度函数（~60，40个源） HXMT：构造XRB光度函数，解析硬X本底

  21. SPI ISGRI SPI 511keV emission and its correlated to hard LMXB (> 20 keV); HXMT：LMXB spatial distribution at the inner Galaxy

  22. SUZAKU Fe line in Galactic Center (<1dg) HXMT: Fe line around inner Galaxy (better than around the disk given the higher density of ISM ,condensed XRB,high energy phenomenon of 511 keV, gamma-ray bubble at the inner region)

  23. MBH activity? Star burst? Periodic capture of star? …… Hard X-ray Bubble by HXMT? Or, evidence for existence of such a hard X-ray bubble? (variability of hard X-ray diffuse emission from different small regions)

  24. 可重点扫描银心20度X20度天区（弱的点源），进一步扩展到银经正负20度，银纬正负40度的天区，按照20度X20度天区进行采样（例如，对称的4个小天区），测量弥散本底及其变化和弱的点源，在硬X波段首次得到一幅银心区域较大尺度的完备天图(点源的空间分布和光度函数、弥散结构），为以上一系列问题的解决提供线索。可重点扫描银心20度X20度天区（弱的点源），进一步扩展到银经正负20度，银纬正负40度的天区，按照20度X20度天区进行采样（例如，对称的4个小天区），测量弥散本底及其变化和弱的点源，在硬X波段首次得到一幅银心区域较大尺度的完备天图(点源的空间分布和光度函数、弥散结构），为以上一系列问题的解决提供线索。

  25. 银道面扫描 可能的科学目标 银道面大约7000平方度，常规目标HE没有优势。 可能科学目标：通过银道面扫描获得一批具有较小光变时间尺度的较弱硬X源，这些源可能很难通过INTEGRAL和SWIFT在硬X波段观测到。 虽然从灵敏度角度来看，Nustar在观测这些源可能更有优势，但其小FOV使得很难在银道面扫描观测来得到该类源的样本。

  26. 银道面扫描 可能的科学目标 可能存在的新现象：河内XRB在硬X波段在它们步入爆发态之前是否存在较段时标的活动？XRB在硬X天空中是否存在“眨眼”现象？ 可能的观测证据： 1，XRB的precursor现象，表明XRB盘扰动从盘外区传到内区 2，XRB爆发硬X超前（冕冷却？） 3，XRB爆发丰富的态演化（甚至可能达不到通常的低硬态？） 4，硬X光变时标可能可以很短（冕产生时标可能可以很短？） 5，盘上软X辐射时标也可能可以很短。

  27. GROJ1655-40爆发前（1996 April20-24）的宁静态期间在光学波段发现precursor现象：光学和X射线开始显现出超出的时间延迟大约为6天 （Orosz et al. 1997,ApJL）

  28. IGRJ17098-3628的爆发观测（ASM和INTEGRAL）：超前的硬X辐射或precursorIGRJ17098-3628的爆发观测（ASM和INTEGRAL）：超前的硬X辐射或precursor （Chen Yu-Peng，et al., 2008,PASJ）

  29. BATSE监测GX339-4的爆发： 硬X超前软Ｘ； 硬X活动频繁，软Ｘ相对较弱 (Kong et al., 2002,MNRAS)

  30. BH XRB H1743-322爆发演化可能存在多种态，可能和冕的冷却程度以及吸积强度有关 (Chen Yu-Peng et al., 2011,A&A)

  31. RXTE 和Siwft/BAT观测NS XRB 系统IGRJ17473-2721爆发和大量的一型暴事例

  32. 采用NS上的热核爆发作为探针，发现冕区可能在秒的时间尺度上产生或者消灭。 （Chen Yu-Peng et al., 2012, ApJL）

  33. 来自于盘上的短时标光变（二型暴事例）说明盘可能存在非常剧烈的非常短时标的吸积演化来自于盘上的短时标光变（二型暴事例）说明盘可能存在非常剧烈的非常短时标的吸积演化 (Guerriero et al., 1998,MNRAS) Rapid Burster MXB1730-335的二型暴事例

  34. 常规科学目标 银河系爆发源（亮源）的监测： 主要依赖于探测器的大FOV，例如，SWIFT，ASTROSAT和MAXI的全天监测，可能不是HXMT的主要科学目标，但是HXMT银道扫描也可以俘获一批常规变源的结果。

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