Creazione dell'archivio PDS e studio del fondo

L'archivio dati all'ASI Scientific Data Center (ASDC) è la struttura depositaria dell'archivio dati BeppoSAX, e permette l'estrazione dal suo database dei files di eventi puliti per gli strumenti di bassa energia (LECS e MECS). Da questi files è possibile ri-estrarre gli spettri e le serie temporali (non corrette al baricentro del sistema solare). Sono inoltre disponibili spettri e serie temporali create automaticamente con settaggi standard. Per quello che riguarda lo strumento ad alta energia PDS sono disponibili solamente spettri e serie temporali estratte automaticamente. Per osservazioni PDS in cui si ha una chiara detezione della sorgente (quindi un flusso in 10-100 keV al di sopra di $10^{-11}$ erg cm$^{-2}$ s$^{-1}$) i dati sono già stati sfruttati dai proponenti le osservazioni. Ma osservazioni con flussi al di sotto di alcuni milliCrab non sono state analizzate in dettaglio. Infatti, una analisi preliminare effettuata sugli spettri PDS presenti nell'archivio di ASDC mostra che almeno il 50% di essi presenta un conteggio netto negativo (dovuto a sorgenti contaminanti di campi fuori-asse utilizzati per la determinazione del fondo con il metodo dei collimatori basculanti) o un eccesso rispetto all'estrapolazione dello spettro di bassa energia (probabilmente dovuto a sorgenti non catalogate). Per questo tipo di osservazioni è quindi necessario ri-estrarre gli spettri utilizzando il fondo preso da un solo campo fuori-asse, non considerando quello contenente le sorgenti contaminanti. Per questo motivo abbiamo deciso di creare un archivio dati PDS presso il nostro Istituto (in quanto Istituto responsabile della progettazione e realizzazione dello strumento sono presenti tutte le competenze per una corretta analisi ed interpretazione dei dati).

Nell'ambito della validazione dei dati per il loro inserimento nel database, sono state effettuate una serie di analisi di valenza scientifica ma che sono parte integrante della creazione dell'archivio. Tra queste:

• Studio dell'emissione diffusa (XRB)

  La precedente misura dell'XRB nella banda del PDS (15-200 keV), effettuata con il satellite HEAO-1, risale alla fine degli anni 70. Mentre l'origine dell'emissione diffusa nella banda 0.1-10 keV è stato attribuita a sorgenti discrete, lo stesso non è stato provato per energie superiori. Ottenere una stima dell'XRB con il PDS, che ha una sensibilità superiore di un fattore 10 rispetto a HEAO-1, a distanza di tanto tempo potrebbe portare ad una conferma o meno della precedente misura e sarebbe di grande importanza per la verifica dei modelli evolutivi.

  Per arrivare ad una stima dell'XRB è necessario tenere conto dei diversi contributi al fondo totale misurato dallo strumento. Oltre al fondo strumentale, ci si aspetta anche il contributo dell'albedo terrestre, che diventa significativo al di sopra di 50 keV. Durante l'analisi si sono ottenuti sia gli spettri dei campi fuori-asse (che comprendono fondo diffuso e fondo strumentale) sia quelli relativi alla fase di occultazione da parte dalla Terra, che comprendono sia il fondo strumentale che l'albedo. Ne consegue che una stima approssimativa dell'XRB si può ottenere sottraendo agli spettri dei campi fuori-asse lo spettro durante la fase di occultazione terrestre. I risultati ottenuti sull'intero campione ci hanno permesso di verificare che sottraendo allo spettro dei campi fuori-asse lo spettro di occultazione si elimina il fondo strumentale ottenendo uno spettro con due componenti: il fondo diffuso e l'albedo terrestre.

  Per analizzare questo spettro si è prima di tutto cercato di modellare la componente di albedo. Le informazioni disponibili su questa componente riguardano esperimenti effettuati con palloni ad energie superiori al MeV. Dai questi risultati l'albedo è descritta da una legge di potenza che sembra mostrare un assorbimento al di sotto dei 100 keV. Per cercare di modellare questa componente, si è quindi adottato il modello presente in letteratura in cui si è introdotto un assorbimento (legato all'assorbimento prodotto dall'atmosfera), per tenere conto dell'assorbimento che si osserva nei dati sperimentali. Modellando l'albedo in questo modo, i risultati preliminari sull'analisi dello spettro del fondo, sembrano indicare la presenza di un cambio di pendenza a circa 20-30 keV e con indici spettrali $\Gamma_{1}$ di 1.4 e $\Gamma_{2}$ di $\sim3$ che sembrano ben accordarsi (entro gli intervalli di errore) con i valori trovati tra 2-10 keV (per il $\Gamma_{1}$) e ad energie superiori a 10 keV per $\Gamma_{2}$. L'analisi non è ancora conclusa ed ulteriori raffinamenti sono ancora in corso.

• Ricerca di sorgenti serendipity

  Lo studio di oggetti extragalattici ricopre un ruolo importante nell'ambito della ricerca di nuove sorgenti emittenti alle alte energie (15-100 keV). Questa ricerca ha permesso di selezionare 12 campi in cui lo spettro PDS risulta contaminato dalla presenza di sorgenti serendipity, confermata anche dal fatto che nell'analisi spettrale la costante di normalizzazione tra il PDS ed il MECS (operante tra 2-10 keV) è al di fuori dell'intervallo nominale (0.75-0.95). Per selezionare le sorgenti contaminanti si è adottata la seguente strategia. Per prima cosa si sono considerate tutte le sorgenti presenti nel campo di vista del MECS oltre alla sorgente obiettivo dell'osservazione. Di seguito si è effettuata l'analisi spettrale degli spettri MECS di ogni probabile sorgente contaminante con i dati PDS per determinare quale sorgente è responsabile della contaminazione dell'emissione PDS (se la sorgente in esame è effettivamente la sorgente contaminante la costante di calibrazione tra il PDS ed il MECS deve essere all'interno dell'intervallo nominale). Se nessuna delle sorgenti individuate soddisfa questa relazione significa che la sorgente contaminante non è contenuta nel campo di vista del MECS, che è di $30'$ e quindi solo $\sim 25$% del campo di vista del PDS ($1.3^\circ$). In questo caso per individuare la sorgente contaminante è necessario effettuare una ricerca, nei vari archivi dati, di sorgenti brillanti nella banda 2-10 keV poichè è probabile che queste sorgenti producano contaminazione nella banda del PDS (15-100 keV).

  Nel campione selezionato, si sono individuati 4 campi in cui la sorgente contaminante è presente anche nel campo di vista del MECS a per cui è stato possibile effettuarne un'analisi spettrale nell'intervallo di energia 2-100 keV. In questo modo è stato possibile determinare il comportamento spettrale della sorgente in un ampio intervallo di energia per poi confrontarlo con precedenti osservazioni, quando disponibili.

  Nei rimanenti 8 campi l'identificazione della sorgente responsabile della contaminazione si è basata su metodi indiretti (estrapolazione alle basse energie e/o confronto con osservazioni precedenti).

  Questo lavoro ha permesso di scoprire 6 nuove sorgenti che emettono alle alte energie (PKS 2356-611, 2MASX J1458-165, NGC 1566, NGC 7319, PKS 0101-649 e ESO 025-G002) e di determinare per la prima volta lo spettro PDS di NGC 3227 (una delle sorgenti piú brillanti del campione di AGN di Piccinotti). Questa analisi ha anche permesso di verificare la presenza di variabilità in flusso in alcune delle sorgenti in esame.