Recherche du rayonnement gamma diffus galactique autour de 100 GeV dans l'expérience à effet Tcherenkov atmosphérique CELESTE

par Richard Britto

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Agnieszka Jacholkowska.

Soutenue en 2006

à Montpellier 2 .


  • Résumé

    De l'émission gamma diffuse galactique est un sujet d'intérêt majeur en astronomie gamma au-delà du GeV. Elle permet l'étude des mécanismes d'accélération et de propagation des rayonnements cosmiques chargés de notre Galaxie. Face au peu de mesures de cette émission au-dessus de 10 GeV, nous avons entrepris de rechercher la composante gamma diffuse dans les données hors-source de CELESTE, premier télescope à effet Tcherenkov atmosphérique à avoir un seuil en énergie en dessous de 100 GeV. Situé dans les Pyrénées-Orientales, à 1650 m d'altitude, CELESTE a utilisé, de 1999 à 2004, entre 40 et 53 héliostats de 54 m2 de l'ancienne centrale électro-solaire Thémis, ainsi que la tour de 100 m au sommet de laquelle étaient installés une optique secondaire, des photomultiplicateurs et une électronique d'acquisition permettant l'échantillonnage du signal Tcherenkov au GigaHertz. Du fait d'un fond hadronique isotrope dominant à cause des gerbes initiées par des protons et des ions cosmiques, l'acquisition des données s'effectuait en pointant le télescope en direction de la source (prise de données ON), puis dans une région test où aucun signal n'est attendu, en effectuant le même suivi sur le ciel (prise de données OFF). Le signal gamma était alors extrait en effectuant la soustraction ON-OFF des données après coupures d'analyse sur des variables construites sur des propriétés géométriques et temporelles du front d'onde Tcherenkov, permettant ainsi la discrimination entre les candidats électromagnétiques et hadroniques. La méthode d'analyse utilisée est basée sur un estimateur composé construit à partir de variables discriminantes. Les comparaisons de MC gamma en provenance de la nébuleuse du Crabe et du blazar Markarian 421 avec les données ON-OFF ont permis de valider l'accord entre simulations et données. La simulation nous a également permis d'estimer le taux de gamma diffus attendu, situé entre 0,2 et 1,4 gamma/min, selon l'indice spectral des gamma diffus considéré. Notre travail d'association par paires OFF-OFF a été réalisé en deux étapes. Une première étape a consisté à vérifier l'absence d'effet systématique significatif en comparant paire par paire deux OFF pris à des dates différentes dans des régions de hautes latitudes galactiques où aucun signal gamma diffus n'était décelable, et sélectionnés selon des critères de stabilité de l'acquisition et de l'atmosphère, pour des pointés identiques. La deuxième étape, visant à rechercher un excès d'événements dans le plan galactique, a consisté à associer en paires les OFF de la nébuleuse du Crabe dont l'un des membres est situé à une latitude |l| < 2°, et l'autre à une latitude |l| ≈ 10°. La région sondée était donc celle de l'anti-centre galactique. Nous avons obtenu 4 paires, soit environ une heure de données. Une limite supérieure à 95 % a été établie à 100 GeV, correspondant au flux limite intégral  (E>100 eV) = 5,5 x 10-3 m-2 s-1 sr-1

  • Titre traduit

    Search for galactic diffuse gamma-ray emission around 100 GeV with the CELESTE Cherenkov atmospheric experiment


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Informations

  • Détails : 1 vol. (266 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 251-254. Annexes

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 2006.MON-229
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