Premiers résultats des observations de Mrk 421 avec HESS .

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1 Premiers résultats des observations de Mrk 421 avec HESS .
Anne Lemière - PCC/APC Collège de France Pour la collaboration HESS. SF2A/PCHE Paris, le 18 juin 2004

2 H.E.S.S. Hémisphère sud : Namibie Gamsberg
système stéréoscopique : télescopes sur un carré de 120m de coté Caméra possédant une électronique rapide et une fine pixelisation . Champ de vue : 5° Monture : alt-azimutale . Miroir : segmenté en 380 miroirs de 60 cm de diamètre. Surface totale de 107 m2. Focale de 15m. Montage Davies-Cotton :compromis entre isochronisme et qualité spatiale de l’image. Caméra : 960 PM équipés de cônes Winston .

3 Imagerie et analyse standard
Paramètres de Hillas c H D Imageur Tcherenkov  Source S Ajustement d ’une distribution de charge gaussienne bidimentionnelle. Critères morphologiques : recherche des coupures donnant la discrimination optimale gamma/hadron .

4 AGN Emission radio nuage de matière ionisée à raies d ’émission Vers une diminution de l’angle de vue par rapport au jet Faible (95%) Forte (5%) Raies Etroites Seyfert 2 FRI, FRII Raies Larges Seyfert 1 QSO BLRG, SSRQ, FSRQ Raies très faibles BLAZAR BL Lacs FSRQ Jet / Galaxies hôtes elliptiques Pas de jet /galaxies hôtes spirales

5 Les Blazars: des objets extrêmes
- Spectre continu, non thermique. - Forte variabilité sur tout le spectre . Spectre en énergie caractéristique à 2 bosses dans le plan (,  F()) . - Bosse basse énergie : émission synchrotron . - Bosse haute énergie : modèles leptoniques : SSC,EC modèles hadroniques.

6 Observation des BL Lac au TeV
On observe les électrons les plus énergétiques du jet : - Mécanismes d’accélération les plus extrêmes: Variabilité : Contraintes sur la taille de l ’objet. Transparence aux gammas : Contraintes sur le champ B et . - Corrélations fortes des émissions en X et en  : Rayonnements produits par la même population d’électrons.

7 STATISTIQUE D’OBSERVATION
z  0.13  0.034  0.05 29 2 7 BL lac en radio Emetteur au TeV 2 4 6 1ES1959 PKS2155 N Blazars Peu d ’objets visibles au TeV. Croissance exponentielle du nombre de sources détectées. 6 4 2 1 1ES1426 PKS2344 Mrk501 Mrk421 années

8 Difficultés d’observation des Blazars au TeV
- Petit angle de vue des détecteurs au sol : qq degrés Faible potentiel de découverte de nouvelles sources. - Fond de bruit cosmique chargé : L’efficacité aux gammas dépend de la réjection des hadrons . Gain en sensibilité en flux~10. Amélioration grâce a la stéréoscopie + techniques d ’analyse. - Atténuation de gammas par le fond infrarouge intergalactique . Création de paires. Dépendance en énergie , déformation des spectres. Densité du fond IR difficile à modéliser .

9 Première source extragalactique découverte au TeV.
Mrk 421 Redshift z=0.030 Source de l’hémisphère nord : coord : [38 d 12 ’31.8 ’ ’] Détection en 1992 par EGRET(50MeV - qq GeV) Whipple l ’observe au TeV avec une significativité stat de 6.3. Nombreuses campagnes d ’observations multi . Très grande variabilité temporelle (facteur 2 en une nuit ). Première source extragalactique découverte au TeV.

10 Historique des observations
Niveau d’activité très faible. Pics d’activités ~ Crab Flux moyen mesuré par CAT : Crab/2 . Campagnes multi  Beppo-Sax ,ASCA,HEGRA,CAT,Whipple Fortes corrélation sur les niveaux d ’émission clairement établi. Niveau d’activité très faible. 2000/ Regain d’activité important . Sursauts en Janvier-février 2000 et Mars (STACEE et CAT)

11 Angle Zénithal d’observation : Zen=64 °
Observer Mrk 421 avec HESS Angle Zénithal d’observation : Zen=64 ° Grand angle - Grande surface efficace de collection . Etude en bout de spectre. Possibilité de contraindre les modèles aux très hautes énergies. Continuité ou cassure ? Z=63° z=20° Mais grande épaisseur d ’atmosphère . Difficulté dans la maîtrise du détecteur.

12 2 plot : données d’avril Mrk 421
temps de prise de données corrigé :11.5 h 8167 gammas. 11.8 gammas/mn. Soustraction ON-OFF: significativité :65.7 Ring Background : significativité : 95.7 Mode wooble ON/OFF Configuration :hardware stereo 4 télescopes .

13 Sky Plot : données d’avril Mrk 421
Mode Wooble ON/OFF Configuration :hardware stéreo 4 télescopes . Distribution projetée des origines angulaires reconstruites par intervalle de 0.05° en ascension droite et déclinaison . Projection après soustraction du bruit de fond.

14 Courbes de lumière Mrk421 Nombre de gamma/mn par run pour les données d ’avril 2004. Nombre de gamma/mn par nuit pour les données d ’avril 2004.

15 Significativité cumulée
Si la source était stable: évolution en t 1/2 . Signe de variabilité temporelle.

16 Conclusions Observation au TeV, à très faible déclinaison de Mrk421:
- Contrainte en bout de spectre en énergie. Implication dans les modèles. - Continuer l ’étude de la physique de l’objet : Corrélations, relation entre durcissement du spectre et regain d ’intensité dans l’émission. Premiers résultats encourageants avec HESS : - Beau signal avec une significativité stat de 95 en 11h d’observation. - Suivi de la variabilité de la source. Etude spectrale à venir très prochainement !

17 Nombre de gamma/mn en fonction de l ’angle zenithal d ’observation par run et par jour.

18 OBJETS EXTRAGALACTIQUES : AGN MODELE STANDARD D ’UNIFICATION
Un trou noir supermassif de quelques centaines de million de masses solaires. Un disque d ’accrétion (10-4 pc < R< 100pc). Maximum d ’émission passe de l ’optique a l ’UV au X. Un tore de poussière opaque vers 100pc, sépare le disque de la galaxie hôte. Zone formation des étoiles et galaxie hôte. (~ 10 k pc) Des Nuages de matière ionisée -> raies d ’émission dont la largeur est fct de sa distance au trou noir.(BLR ou NLR) Jets de matière perpendiculaire au disque, pouvant des prolonger jusqu ’a plusieurs kpc . Forte émission radio.

19 - Bref rappel du détecteur HESS et technique d ’analyse associée.
- Caractérisation des Blazars / BL Lac. - Mrk421, un BL lac particulièrement interessant a observer avec HESS. - Premiers résultats des observations d ’avril 2004 avec HESS.

20 Blazars . BL Lac FSRQ Bosse synchrotron max en Radio Bosse synchrotron
max en X

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