Chandra ACIS-I 粒子背景：一个解析模型

目的：X 射线延展源的成像与光谱分析需要对空间上未分辨的背景信号进行恰当表征。该背景包含天空成分和仪器成分，二者各自具有特定的空间和光谱行为。尽管 X 射线天空背景在以往工作中已被广泛研究，本文旨在分析并建模钱德拉 X 射线天文台（Chandra X-ray observatory）搭载的 ACIS-I 探测器在极暗模式（very faint mode）下的仪器背景。方法：ACIS-I 仪器背景由高能粒子与探测器相互作用引起，其光谱特征表现为连续谱上叠加了多条荧光发射线。为了从任何天空成分中分离出其流量，我们将连续谱的解析模型拟合到 2001 年开始的八年间、探测器处于遮蔽天空的收纳位置（stowed position）时在极暗模式下进行的观测数据。剩余的发射线则拟合到同一时期的空白天区（blank-sky）观测数据。我们发现了 11 条发射线。通过分析这些线的振幅、能量和宽度的空间变化，我们推断其中三条线可能是由帧存储（frame store）中产生的能量校正伪影所致。结果：我们提供了一个解析模型，能以 2% 的精度预测连续谱背景，以 5% 的精度预测发射线背景。利用该模型，我们测量了钱德拉深场南天区（Chandra deep field south）中未分辨宇宙 X 射线背景的流量。我们得到$[1-2]$ keV 能段的流量为$10.2^{+0.5}_{-0.4} \times 10^{13}$ $erg$ $cm^{-2} deg^{-2} s^{-1}$，$[2-8]$ keV 能段的流量为$(3.8 \pm 0.2) \times 10^{12}$ $erg$ $cm^{-2} deg^{-2} s^{-1}$。