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Premiers résultats des observations de Mrk 421 avec HESS. Anne Lemière - PCC/APC Collège de France Anne Lemière - PCC/APC Collège de France Pour la collaboration.

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

2 H.E.S.S. Monture : alt-azimutale. Miroir : segmenté en 380 miroirs de 60 cm de diamètre. Surface totale de 107 m 2. Focale de 15m. Montage Davies-Cotton :compromis entre isochronisme et qualité spatiale de limage. Caméra : 960 PM équipés de cônes Winston. système stéréoscopique : 4 télescopes sur un carré de 120m de coté. Caméra possédant une électronique rapide et une fine pixelisation. Champ de vue : 5° Hémisphère sud : Namibie Gamsberg

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

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

5 Les Blazars: des objets 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 daccélération 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 délectrons.

7 N Blazars années z BL lac en radio Emetteur au TeV STATISTIQUE DOBSERVATION Mrk421 Mrk501 1ES1426 PKS2344 1ES1959 PKS2155 Peu d objets visibles au TeV. Croissance exponentielle du nombre de sources détectées.

8 Difficultés dobservation des Blazars au TeV - Fond de bruit cosmique chargé : Lefficacité aux gammas dépend de la réjection des hadrons. Gain en sensibilité en flux~10. Amélioration grâce a la stéréoscopie + techniques d analyse. - Petit angle de vue des détecteurs au sol : qq degrés Faible potentiel de découverte de nouvelles sources. - 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 Mrk 421 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. Redshift z=0.030 Source de lhémisphère nord : coord : [38 d ]

10 Historique des observations Niveau dactivité très faible Pics dactivités ~ 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 dactivité très faible. 2000/2001 Regain dactivité important. Sursauts en Janvier-février 2000 et Mars (STACEE et CAT)

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

12 2 plot : données davril Mrk 421 temps de prise de données corrigé :11.5 h 8167 gammas 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 davril 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 Nombre de gamma/mn par nuit pour les données d avril 2004.

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

16 Conclusions 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 lobjet : Corrélations, relation entre durcissement du spectre et regain d intensité dans lémission. Premiers résultats encourageants avec HESS : - Beau signal avec une significativité stat de 95 en 11h dobservation. - 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 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. OBJETS EXTRAGALACTIQUES : AGN MODELE STANDARD D UNIFICATION

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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