A large fraction of accreting black hole and neutron stars systems present clear evidence of the reprocessing of X-rays in the atmosphere of an optically-thick accretion disk. The main hallmarks of X-ray reflection include fluorescent K-shell emission lines from iron ($\sim 6.4-6.9$ keV), the absorption iron K-edge ($\sim 7-9$ keV), and a broad featureless component known as the Compton hump ($\sim 20-40$ keV). This Compton hump is produced as the result of the scattering of high-energy photons ($E \gtrsim 10$ keV) of the relatively colder electrons ($T_e \sim 10^5-10^7$ K) in the accretion disk, in combination with photoelectric absorption from iron. The treatment of this process in most current models of ionized X-ray reflection has been done using an approximated Gaussian redistribution kernel. This approach works sufficiently well up to $\sim100$ keV, but it becomes largely inaccurate at higher energies and at relativistic temperatures ($T_e\sim10^9$ K). We present new calculations of X-ray reflection using a modified version of our code XILLVER, including an accurate solution for Compton scattering of the reflected unpolarized photons in the disk atmosphere. This solution takes into account quantum electrodynamic and relativistic effects allowing the correct treatment of high photon energies and electron temperatures. We show new reflection spectra computed with this model, and discuss the improvements achieved in the reproducing the correct shape of the Compton hump, the discrepancies with previous calculations, and the expected impact of these new models in the interpretation of observational data.

中文翻译：

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精确处理 X 射线照射吸积盘中的膨胀

大部分吸积黑洞和中子星系统都清楚地证明了在光学厚吸积盘的大气中对 X 射线进行了再处理。X 射线反射的主要特征包括来自铁的荧光 K 壳发射线（$\sim 6.4-6.9$ keV）、吸收铁 K 边（$\sim 7-9$ keV）和广泛的无特征成分被称为康普顿峰（$\sim 20-40$ keV）。这个康普顿峰是吸积盘中相对较冷的电子 ($T_e \sim 10^5-10^7$ K) 的高能光子 ($E \gtrsim 10$ keV) 散射的结果，结合铁的光电吸收。在大多数当前电离 X 射线反射模型中，该过程的处理是使用近似高斯再分布内核完成的。这种方法在高达 $\sim100$ keV 时工作得很好，但在更高的能量和相对论温度 ($T_e\sim10^9$ K) 下它变得很不准确。我们使用我们的代码 XILLVER 的修改版本提出了 X 射线反射的新计算，包括对圆盘大气中反射的非偏振光子的康普顿散射的准确解决方案。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。但它在较高能量和相对论温度（$T_e\sim10^9$K）下变得非常不准确。我们使用我们的代码 XILLVER 的修改版本提出了 X 射线反射的新计算，包括对圆盘大气中反射的非偏振光子的康普顿散射的准确解决方案。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。但它在较高能量和相对论温度（$T_e\sim10^9$K）下变得非常不准确。我们使用我们的代码 XILLVER 的修改版本提出了 X 射线反射的新计算，包括对圆盘大气中反射的非偏振光子的康普顿散射的准确解决方案。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。我们使用我们的代码 XILLVER 的修改版本提出了 X 射线反射的新计算，包括对圆盘大气中反射的非偏振光子的康普顿散射的准确解决方案。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。我们使用我们的代码 XILLVER 的修改版本提出了 X 射线反射的新计算，包括对圆盘大气中反射的非偏振光子的康普顿散射的准确解决方案。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。该解决方案考虑了量子电动力学和相对论效应，允许正确处理高光子能量和电子温度。我们展示了使用该模型计算的新反射光谱，并讨论了在再现康普顿驼峰正确形状方面取得的改进、与先前计算的差异以及这些新模型对观测数据解释的预期影响。