The Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) mission, launched on 2012 June 13, is the first focusing high-energy X-ray telescope in orbit. NuSTAR operates in the band from 3 to 79 keV, extending the sensitivity of focusing far beyond the ∼10 keV high-energy cutoff achieved by all previous X-ray satellites. The inherently low background associated with concentrating the X-ray light enables NuSTAR to probe the hard X-ray sky with a more than 100-fold improvement in sensitivity over the collimated or coded mask instruments that have operated in this bandpass. Using its unprecedented combination of sensitivity and spatial and spectral resolution, NuSTAR will pursue five primary scientific objectives: (1) probe obscured active galactic nucleus (AGN) activity out to the peak epoch of galaxy assembly in the universe (at z ≲ 2) by surveying selected regions of the sky; (2) study the population of hard X-ray-emitting compact objects in the Galaxy by mapping the central regions of the Milky Way; (3) study the non-thermal radiation in young supernova remnants, both the hard X-ray continuum and the emission from the radioactive element 44Ti; (4) observe blazars contemporaneously with ground-based radio, optical, and TeV telescopes, as well as with Fermi and Swift, to constrain the structure of AGN jets; and (5) observe line and continuum emission from core-collapse supernovae in the Local Group, and from nearby Type Ia events, to constrain explosion models. During its baseline two-year mission, NuSTAR will also undertake a broad program of targeted observations. The observatory consists of two co-aligned grazing-incidence X-ray telescopes pointed at celestial targets by a three-axis stabilized spacecraft. Deployed into a 600 km, near-circular, 6° inclination orbit, the observatory has now completed commissioning, and is performing consistent with pre-launch expectations. NuSTAR is now executing its primary science mission, and with an expected orbit lifetime of 10 yr, we anticipate proposing a guest investigator program, to begin in late 2014.

Ultraluminous X-ray sources (ULX) are off-nuclear point sources in nearby galaxies whose X-ray luminosity exceeds the theoretical maximum for spherical infall (the Eddington limit) onto stellar-mass black holes. Their luminosity ranges from $10^{40}$ erg s$^{-1} < L_X$(0.5 - 10 keV) $<10^{40}$ erg s$^{-1}$. Since higher masses imply less extreme ratios of the luminosity to the isotropic Eddington limit theoretical models have focused on black hole rather than neutron star systems. The most challenging sources to explain are those at the luminous end ($L_X$ > $10^{40}$ erg s$^{-1}$), which require black hole masses MBH >50 solar masses and/or significant departures from the standard thin disk accretion that powers bright Galactic X-ray binaries. Here we report broadband X-ray observations of the nuclear region of the galaxy M82, which contains two bright ULXs. The observations reveal pulsations of average period 1.37 s with a 2.5-day sinusoidal modulation. The pulsations result from the rotation of a magnetized neutron star, and the modulation arises from its binary orbit. The pulsed flux alone corresponds to $L_X$(3 - 30 keV) = $4.9 \times 10^{39}$ erg s$^{-1}$. The pulsating source is spatially coincident with a variable ULX which can reach $L_X$ (0.3 - 10 keV) = $1.8 \times 10^{40}$ erg s$^{-1}$. This association implies a luminosity ~100 times the Eddington limit for a 1.4 solar mass object, or more than ten times brighter than any known accreting pulsar. This finding implies that neutron stars may not be rare in the ULX population, and it challenges physical models for the accretion of matter onto magnetized compact objects.

We present the calibration of the Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) X-ray satellite. We used the Crab as the primary effective area calibrator and constructed a piece-wise linear spline function to modify the vignetting response. The achieved residuals for all off-axis angles and energies, compared to the assumed spectrum, are typically better than ±2% up to 40 keV and 5%–10% above due to limited counting statistics. An empirical adjustment to the theoretical two-dimensional point-spread function (PSF) was found using several strong point sources, and no increase of the PSF half-power diameter has been observed since the beginning of the mission. We report on the detector gain calibration, good to 60 eV for all grades, and discuss the timing capabilities of the observatory, which has an absolute timing of ±3 ms. Finally, we present cross-calibration results from two campaigns between all the major concurrent X-ray observatories (Chandra, Swift, Suzaku, and XMM-Newton), conducted in 2012 and 2013 on the sources 3C 273 and PKS 2155-304, and show that the differences in measured flux is within ∼10% for all instruments with respect to NuSTAR.

Abstract We observed the nearby and relatively understudied ultraluminous X-ray source (ULX) NGC 4190 ULX-1 jointly with Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) and NuSTAR to investigate its broadband spectrum, timing properties, and spectral variation over time. We found NGC 4190 ULX-1 to have a hard spectrum characterized by two thermal components (with temperatures ∼0.25 and ∼1.6 keV) and a high-energy excess typical of the ULX population although the spectrum turns over at an unusually low energy. While no pulsations were detected (with pulsed fraction 3 σ upper limits of 16% for NICER and 35% for NuSTAR), the source shows significant stochastic variability, and the covariance spectrum indicates the presence of a high-energy cutoff power-law component, potentially indicative of an accretion column. Additionally, when fitting archival XMM-Newton data with a similar model, we find that the luminosity–temperature evolution of the hot thermal component follows the behavior of a super-Eddington slim disk though the expected spectral broadening for such a disk is not seen, suggesting that the inner accretion disk may be truncated by a magnetic field. Therefore, despite the lack of detected pulsations, there is tantalizing evidence for NGC 4190 ULX-1 being a candidate neutron star accretor although further broadband observations will be required to confirm this behavior.

The discovery of pulsations in (at least) six ultraluminous X-ray sources (ULXs) has shown that neutron stars can accrete at (highly) super-Eddington rates, challenging the standard accretion theories. with a spin signal of $P is the pulsating ULX (PULX) with the shortest known orbital period ($P_ orb and has been observed multiple times by and We report on the timing and spectral analyses of three observations of performed between the end of 2021 and the beginning of 2022, together with a timing re-analysis of and archival observations. We investigated the spin signal by applying accelerated search techniques and studied the power spectrum through the fast Fourier transform, looking for (a)periodic variability in the source flux. We analysed the energy spectra of the 2021--2022 observations and compared them to the older ones. We report the discovery of a recurrent, significant ($>$3sigma ) broad complex at mHz frequencies in the power spectra of We did not detect the spin signal, setting a 3sigma upper limit on the pulsed fraction of $ for the single observation. The complex is significantly detected also in five observations performed in 2012. represents the second PULX for which we have a significant detection of mHz-QPOs at super-Eddington luminosities. These findings suggest that one should avoid using the observed QPO frequency to infer the mass of the accretor in a ULX. The absence of spin pulsations when the broad complex is detected suggests that the mechanism responsible for the aperiodic modulation also dampens the spin signal's pulsed fraction. If true, this represents an additional obstacle in the detection of new PULXs, suggesting an even larger occurrence of PULXs among ULXs.

ABSTRACT We present preliminary results of a Chandra Large Program to monitor the ultraluminous x‐ray source (ULX) populations of three nearby, ULX‐rich galaxies over the course of a year, finding the ULX population to show a variety of long‐term variability behaviours. Of a sample of 36 ULXs, some show persistent or moderately variable flux, often with a significant relationship between hardness and luminosity, consistent with a supercritically accreting source with varying accretion rates. Six show very high‐amplitude variability with no strong relationship between luminosity and hardness, though not all of them show evidence of any long‐term periodicity, nor of the bimodal distribution indicative of the propeller effect. We find evidence of additional eclipses for two previously‐identified eclipsing ULXs. Additionally, many sources that were previously identified as ULXs in previous studies were not detected at ULX luminosities during our monitoring campaign, indicating a large number of transient ULXs.