View
104
Download
2
Category
Preview:
Citation preview
Diffuse Gamma-Strahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit H.E.S.S.
Kathrin Egberts
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg
I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung
II Messung mit EGRET
III Messung mit H.E.S.S. (2 Ansätze)
IV Zusammenfassung und Ausblick
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 2
I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung
Wechselwirkungen kosmischer Strahlung mit Materie und Strahlungsfeldern:
– Protonen: 0-Produktion
– Elektronen: Bremsstrahlung
Inverse Compton-Streuung (an CMB, Staub, Sternenlicht)
Galaxie transparent für Gamma-Strahlung,
diffuse Gamma-Emission „line-of-sight“-Integral über
CR (ISM bzw. Strahlungsfeld)
Lokalisierung dieser hochenergetischen Wechselwirkungen Informationen über Spektrum und Intensität der kosmischen Strahlung am Ort der Wechselwirkung
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 3
II Messung mit EGRET
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 4
II Messung mit EGRET
• Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope (EGRET) auf dem Compton Gamma-Ray Observatory
• Energiebereich: 30 MeV-30 GeV
• Energieauflösung: ~20-25%
• Gesichtsfeld: 0.6 sr
• Effektive Fläche: ~10³ cm²
• Winkelauflösung: 7° bei 35 MeV, 0.2° bei 10 GeV
Hocheffiziente Untergrundunterdrückung durch Anti-Koinzidenz-Zähler
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 5
II Messung mit EGRET
Was ist mit höheren Energien?
Zahlenbeispiel:Krebs Nebel (Standardkerze im TeV-Bereich) bei 1TeV hat Zählrate von 1 Photon/Jahr*m²
größere Detektorflächen!
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 6
III Messung mit H.E.S.S.
Indirekte Detektion mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen:
• Primärteilchen produziert in der Atmosphäre einen Luftschauer
• Sekundärteilchen emittieren Cherenkov-Strahlung, die auf dem Boden von Cherenkov-Teleskopen eingefangen wird
• Problem der Untergrundunterdrückung
(kosmische Strahlung)
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 7
III Messung mit H.E.S.S.
• Energiebereich: 100 GeV-100 TeV
• Energieauflösung: ~15%
• Gesichtsfeld: 5°
• Effektive Fläche: ~105 m²
• Winkelauflösung: 0.1°
High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) – 4 abbildende Cherenkov-Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 8
III Messung mit H.E.S.S.
• Energiebereich: 100 GeV-100 TeV
• Energieauflösung: ~15%
• Gesichtsfeld: 5°
• Effektive Fläche: ~105 m²
• Winkelauflösung: 0.1°
High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) – 4 abbildende Cherenkov-Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia
30 MeV-30 GeV
~20-25%
0.6 sr (1/6)
~10³ cm² (106)
7° bei 35 MeV, 0.2° bei 10 GeV
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 9
III Messung mit H.E.S.S.
Problem des Untergrundes: 2 Ansätze
Ansatz Nr. 1:
– Zunächst: Untergrundsubtraktion bei Punktquellen:
– Angewandt auf diffuse Emission: Annahme, dass an bestimmten Positionen keine Gamma-Emission
Gesichtsfeld der Kamera
On-Region
Off-Region
Signal = On - Off
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 10
III Messung mit H.E.S.S.
Blick in die galaktische Ebene (–2° bis +2° galaktische Länge) mit Ansatz Nr. 1:
Gamma-Emission aus denBereichen von Molekülwolken (weiße Konturen)
Zusammenhang zwischen diffuser Gamma-Emission und Molekülwolken
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 11
III Messung mit H.E.S.S.
Ansatz Nr. 2:
Modellierung des Untergrundes mit Monte Carlo-Simulationen:
• Benutze Variable mit großem Unterscheidungspotential und unterschiedlichen Verteilungen für Gammas und Hadronen
• Fitte r MC + s pMC an Daten (r,s freie Parameter)
Fit (r MC + s pMC )
Simulierte Protonen (pMC)
Simulierte Gammas ( MC)
Daten
Keine Annahme über Gamma-Fluß
Aber: Abhängigkeit von Simulationen
Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007
Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 12
IV Zusammenfassung und Ausblick
• EGRET hat diffuse Gamma-Strahlung bei Energien bis 30 GeV in der galaktischen Ebene detektiert
• Bei Energien im GeV-TeV Bereich kann Gamma-Strahlung mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen gemessen werden
• H.E.S.S. hat diffuse Gamma-Strahlung mit Energien >100 GeV aus der galaktischen Ebene nachgewiesen, weitere Analysen stehen noch aus
• GLAST wird die Lücke im Spektrum zwischen EGRET und H.E.S.S. schließen
Recommended