伽馬暴偏振探測儀（POLAR）是天宮2號實驗室上搭載的一個γ射線偏振儀,于2016年9月15日搭載在天宮2號進入低軌運行,主要用于探測在50-500 keV能區(qū)的硬X射線輻射的線偏振.POLAR由25個模塊組成,每個模塊有64個塑料閃爍體棒,總計有1600個塑料閃爍體棒,具有較大的有效探測面積和視場.在軌運行期間探測到多個小耀斑,它們的硬X射線光子能量通常小于50 keV,無法直接使用在軌和地面的高能定標(biāo)結(jié)果來進行能譜分析.結(jié)合拉馬第太陽高能光譜成像探測器（RHESSI）對耀斑SOL2016112907能譜的觀測和蒙特卡洛模擬,對耀斑期間被激活的閃爍體棒進行能量低于50 keV的低能相對定標(biāo).雖然定標(biāo)得到的能量閾值（～10 keV）和轉(zhuǎn)換因子相對穩(wěn)定,但是和高能定標(biāo)給出的結(jié)果相比有顯著差異,并且不同閃爍體棒顯示出的差異沒有明顯的規(guī)律性. 

【文章來源】：天文學(xué)報. 2020,61(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：15 頁

【部分圖文】：

POLAR原理示意圖.星號代表在軌定標(biāo)源22Na,淺藍色棒代表塑料閃爍體棒,紅線代表光子在探測器中的徑跡.

為了得到較好的低能相對定標(biāo)示例,我們需要選擇合適的耀斑事件,POLAR觀測到的耀斑列表如附錄表4所示.考慮到高能定標(biāo)的數(shù)據(jù)時間段為2016年11月19日,我們主要考慮采用比較接近這個時間段,并且探測器硬件基本參數(shù)設(shè)置一致的事件作為相對定標(biāo)源.綜合表4以及參考POLAR高能定標(biāo)的時間段[16],我們選擇在軌時間比較接近,儀器的高壓設(shè)定和溫度等參數(shù)一致并且同時有POLAR和RHESSI觀測的耀斑作為太陽耀斑的低能定標(biāo)源.空間本底的蒙特卡洛模擬[16]顯示彌漫X射線背景、正電子、中子、電子以及蟹狀星云的背景會產(chǎn)生～10%的背景信號,那么我們選擇軌道遠離大西洋異常區(qū)的事件,有相對較低的軌道背景,可以得到較高信噪比的耀斑數(shù)據(jù).綜合以上考慮,我們選擇C7.5耀斑SOL2016112907作為低能相對標(biāo)定源.通過對比在軌高壓設(shè)置(如圖2),可以看到POLAR耀斑期間和高能在軌定標(biāo)時間段內(nèi)的高壓設(shè)置一致.我們認為這個耀斑期間儀器的工作狀態(tài)和高能在軌定標(biāo)的時間段的狀態(tài)是一致的,并且可以利用RHESSI的觀測作為合理的相對定標(biāo)數(shù)據(jù).圖3給出了SOL2016112907的扣除背景后的POLAR觸發(fā)光變和RHESSI光變,這些觀測有非常好的對應(yīng)關(guān)系.為了更好地顯示高能光變,RHESSI 12–25 keV和25–50 keV的光變分別增大3倍和30倍.從光變上可以看出這個耀斑在25 keV以上的高能光子流量較小,POLAR觀測的峰值部分和RHESSI 12–25 ke V的觀測對應(yīng)得較好.我們同時也給出在POLAR坐標(biāo)系中X射線輻射源的角度坐標(biāo)θ～52?,?～262?(圖3下圖).

為了得到可靠的定標(biāo)結(jié)果,在25–50 ke V峰值附近我們得到3個20 s的積分時間段07:09:00—07:09:20(T1),07:09:20—07:09:40(T2),07:09:40—07:10:00(T3)的RHESSI能譜.我們使用熱分量(vth)加截斷冪律譜(bpow)模型擬合峰值處硬X射線能譜,圖5為T2時刻的能譜擬合,表1給出了3個時間段的擬合參數(shù)演化,可以看到能譜擬合中熱分量的等離子體溫度(T)可達22 MK,非熱分量主導(dǎo)了20 keV以上的流量,其截斷能量(Ebreak)在15 keV左右.非熱冪律能譜非常軟,譜指數(shù)α2～4.0.圖4 左圖為耀斑期間(07:02—07:16 UT)扣除背景后的POLAR 25個模塊的計數(shù)分布;右圖為整個探測器2維計數(shù)投影圖,顏色對應(yīng)于模塊計數(shù).


本文編號：3239235