HXMTHXMT 银河系扫描银河系扫描

高能所粒子天体物理中心高能所粒子天体物理中心

2014年可能在轨的硬 X 卫星

HXMT

INTEGRAL， SWIFT， MAXI， ASTROSAT，NUSTAR

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

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 。

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 。

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 。

ASTROSAT： 2011-??

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

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

2014年以后

银河系点源定点观测：

弱源： NUSTAR强源： HXMT 、 ASTROSAT

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。

目前 SWIFT/BAT已经完成的巡天（ 15-150keV）： 54 months, 2004-2009, found 1256 sources (>4.8 sigma)

银道面扫描：50% sky coverage： |b|<10, 0.43 mcrab 100% sky coverage： |b| <10, 0.6 mcrabTill 2014: 5 years more exposure100% sky coverage： |b| <10, 0.4 mcrab50% sky coverage： |b|<10, 0.3 mcrab

BAT 54 months,15-150 keV,in units of erg/cm2/s

0.5mCrab

+: Galactic XRB

Filled circles: AGN

INTEGRAL/ISGRI （ 17-60 keV）巡天 ：2002-2009, 7 years survey,, 521 sources

Sky coverage:90% sky at 4.32 mCrab10% sky at 0.6 mCrabThe best sensitivity is about 0.26 mCrab Galactic center: 22 Ms till 2011 （约 160天）

INTEGRAL在 |b|<10 sky的曝光统计： In units of Ms, 2002.10-2011.03 (8.5 years)

b\l 0 40 80 120 160 200 240 280 320

10 10.3 4.1 4.0 3.6 1.6 0.7 0.3 1.3 4.0

5 17.9 8.4 7.5 7.5 2.2 1.2 0.7 3.1 4.8

0 21.9 11.0 9.4 9.1 2.6 1.7 0.9 4.2 5.4

-5 19.6 9.9 8.0 7.9 2.6 1.9 0.7 3.7 4.7

-10 12.2 6.6 4.4 4.8 2.6 2.1 0.4 2.1 3.0

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。

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)

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）

HXMT银道面小天区扫描：

例如： Galactic center 20x20 dg:

(20*20)/(1*6)=66 FOVTo reach 0.1 mCrab, needs 40-80 days (corresponding to half year survey sensitivity 0.5-1 mCrab).

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）。

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。

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。

HXMT观测银道面策略

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 1-3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；

HXMT银心扫描

弥散的硬 X 辐射， HXMT可在硬 X 波段解析弥散的硬 X 辐射成分（点源分布密集）；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；INTEGRAL的 SPI观测到了银心 511keV线的的非对称结构，和 LMXB分布相似，怀疑正电子的产生和其有关， HXMT可能给出硬 X 辐射源（多数应当为 XRB）的空间分布；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；

BAT HMXB/LMXB 光度函数（ ~60， 40个源）

HXMT：解析硬 X 本底？

SUZAKU Fe line in Galactic Center (<1dg)

HXMT: Fe line around inner Galaxy (more likely than around the disk given the condensed XRB, higher density of ISM, high energy phenomenon of 511 keV, gamma-ray bubble at the inner region)

SPI 511keV emission and its correlated to hard LMXB (> 20 keV); LMXB spatial distribution from HXMT at the inner Galaxy?

SPI

ISGRI

Hard X-ray Bubble by HXMT?

MBH activity?

Star burst?

Periodic capture of star?

……

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，测量弥散本底和弱的点源，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。

需要时间为大约（ 40*8=320day (0.5 mCrab/0.5yr)~ 80*8=640days (1 mCrab/yr)， 1-2年达到 0.1mCrab的测量灵敏度。

银道扫描工作小组：

副组长：？组员： ？，宋黎明，屈进禄，陈玉鹏， 李新乔，李剑……