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             ROSAT暗X射线源的光学证认

  宇宙X射线源的光学证认工作具有多方面的科学意义。例如,结合了光学波段的信息,可以获得各类X射线源的光度函数及其随红移的演化情况。因而,这些信息还可以用来约束各种产生宇宙X射线背景的理论模型。目前,先进的X射线望远镜已经在较深的层次上,分辨出弥漫的宇宙X射线,背景辐射主要来自点源辐射,而这些点源的物理属性尚未十分清楚。因此,系统性的大样本的暗弱X射线源的光学证认工作是极为必要的。其次,从类星体和活动星系核(AGN)的巡天课题角度来看,无论是光学选,还是X射线选方法都有不同程度的选择效应。所以重要的是如何定量地了解它们各自的选择效应。理想的情况是,对同样的天区目标,有两个波段系统的巡天观测,那么我们可以通过交叉证认,分别获得它们各自在探测极限流量以上的完备样本。如此,在一定程度上我们将可以有效地了解AGN巡天在不同波段上的选择性和完备性问题。 BATC巡天计划所使用的多色测光系统,我们期待着对其独特性和系统优势有一个定量的估计。 

 

    一个中等深度的ROSAT巡天计划为我们提供这样一个研究机会。 该计划发表了一个包含574个点源位置和0.12.4 keV 计数率的X射线源表 ( Molthagen et al. 1997 ), 这些X射线源分布在2.5平方度的天区范围内。德国汉堡大学的一个研究团组(HQS)利用物端棱镜观测,对这个天区的X射线源进行了光学证认及其后续的光学光谱观测。但只有进20%的源(B星等<18.5)可被初步分类,其中的少部分有光谱观测资料。在我们BATC的巡天目标天区中,我们发现T329天区被ROSAT巡天观测所覆盖在T3291平方度的视场内,共落入75X射线源,其中已知AGN天体(我们做过光谱观测)有5个,AGN候选体4个,1颗已知恒星,其余大部分的源都尚待证认。

 

    一般来说,对X射线源的光学证认,是一项繁杂而耗时的研究课题。特别是ROSAT卫星的巡天观测,其空间分辨率不是很高,定位精度平均在20”左右。在这样的误差范围内,一般的光学望远镜往往能观测到多个光学天体,试图通过拍摄所有可能光学目标的方法来证认X射线源的想法显然是不现实的。人们往往需要预先在多个目标中确定出最可能的光学对应体以便进行后续的光谱观测。那么,如何在X射线探测误差范围内的多个光学目标中挑选出最可能的对应体(从而是最佳光谱观测目标)呢?我们认为,基于BATC多色系统的CCD测光观测,相对于HQS观测具有以下两方面的优势:

(1)    BATC的多色测光观测,提供了视场内所有观测目标的星等,从中我们可以抽取出所有目标源的光学能量分布(SED)信息,这相当同时获得成千上万个天体的低分辨率光谱,基于这样的“光谱”,可以对天体进行较为可靠的分类。

(2)   BATC的测光观测比HQS要深12个星等。由于颜色的差异,BATC T329天区观测的极限星等在21.522.5之间。从而我们可能证认出更多的X射线源。

(3)   基于多色CCD直接成像的BATC数据,提供了几乎全部光学波段星等形态信息,这有助于我们估算X射线源位置误差范围内各类背景天体的密度,以及判断每个光学目标作为最可能的对应体的概率等。

   以下将通过图例来简单介绍我们这项工作的进展情况。

 

 

射线源的0.1-2.4 keV辐射的计数率分布

注:假定射线源的能谱指数为1.0, cts=0.05,相当于观测流量为3.3´10-13 erg/s/cm2。此值已系RBS源表的流量极限,而我们要证认的X射线源大都在此流量以下。

 

 

 

1. 落入BATCT329天区内的75X射线源的X射线观测数据统计

 

 

 

2. X射线源的空间分布

 

 

 

  该图显视了75X射线源,T3291平方度视场内的分布情况。小圆圈代表X射线源的位置误差范围。

 

   3. 显示了X射线源的主要证认过程

 

  在图3所给出的例子中,每个X射线源的误差圆内都发现有多个光学目标,我们通过测量每个光学目标的SED,对它们的属性进行分类,从而判断出最可能的X射线光学对应体。例如: 图中的3X射线源被证认为AGN天体。

 

  虽然BATC多色SED选的AGN候选体,具有十分可靠的准确性。但是,欲知其红移,仍需进行后续的光谱观测。下图所示的是在本项工作中所发现,并被证实的5X射线选类星体的光谱和SED的对比情况。

         4. AGN候选体的后续光谱观测

我们对75X射线源中的69个源都给出了明确的光学证认。其中37个被证认为AGN天体,占总数的53.6%8个被证认为晚型恒星;24个被证认为各类星系。下图中给出所证认的各类天体的X射线和光学流量比与光学视星等的相关统计。在图中,方块代表AGN天体,三角表示各类星系,五星是恒星。

5X射线源的证认结果

 

 

我们在1平方度的视场内,获得了X射线选的AGN候选体样本以及星系样本,一但有了后续的光谱观测,定出它们的红移,我们将得到一个近乎完备的、珍贵的X射线选的AGN样本,这样的样本一定具有多方面的研究价值。我们期望与俄罗斯6米望远镜的合作,能为此项工作打开局面。