Etude de l'annihilation électron-positon dans la région du centre galactique avec le spectromètre INTEGRAL/SPI

par Patrick Sizun

Thèse de doctorat en Physique. Astrophysique

Sous la direction de Michel Cassé.

Soutenue en 2007

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les capacités d’imagerie et la résolution spectrale du spectromètre SPI du satellite INTEGRAL en font l’instrument adéquat pour affiner notre connaissance de la source de la raie à 511 keV d’annihilation électron-positon observée dans la région du centre Galactique. La détermination de son étendue spatiale, de la largeur de la raie et de la fraction des positons s’annihilant en vol ou après thermalisation, directement ou via la formation de Positronium nous renseignent à la fois sur le milieu dans lequel a lieu l’annihilation et sur la source initiale des positons. Cette thèse a permis de déterminer les méthodes optimales de modélisation du bruit de fond instrumental du spectromètre SPI indispensables à l’analyse des observations de la raie à 511 keV. Des procédures de nettoyage des données et de sélection des indicateurs du bruit de fond ont été mises en œuvre. Des modèles utilisant des techniques neuronales ont été élaborés et comparés à des méthodes statistiques plus classiques afin d’évaluer la possibilité de prendre en compte les non-linéarités du bruit et les effets liés à l’activité solaire. Enfin, un modèle spatial a été ajusté aux données correspondant à trois années d’observation et un spectre d’annihilation a été extrait. Un des scénarios pouvant expliquer le taux d'injection élevé de positons dans le bulbe Galactique a ensuite été étudié : l’annihilation de particules de matière noire légère en paires électron-positon. Les composantes radiatives liées à ce phénomène ont été modélisées et confrontées à des observations gamma, afin d'en déduire une limite supérieure sur la masse de la particule de matière noire légère.

  • Titre traduit

    Study of the electron-positron annihilation in the galactic center region with the INTEGRAL/SPI spectrometer


  • Résumé

    The imaging and spectral capabilities of the SPI spectrometer onboard the INTEGRAL satellite enabled us to further study the source of the 511 keV line from electron-positron annihilation detected in the Galactic centre region. A better determination of the spatial extent of the source, the intrinsic width of the line and the fraction of positrons annihilating in-flight, directly or via the formation of ortho-Positronium atoms would improve our knowledge of both the annihilation medium and the initial source of positrons. The first part of this thesis deals with a key ingredient of the extraction of the annihilation spectrum: the optimization of the instrumental background model. New data screening and tracer selection procedures are presented. Classical multi-linear models are compared to neural and bayesian networks. Finally, three years of observation are used to constrain the width of the source and derive its spectrum. The second part of the thesis focuses on one of the possible scenarios explaining the high positron injection rate deduced from the flux of the 511 keV line: the annihilation of light dark matter particles into electron-positron pairs. The various radiation mechanisms involved are modeled and confronted to observations in order to set an upper limit on the mass of the light dark matter particle.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2007 par [CCSD] à Villeurbanne

Etude de l'annihilation électron-positon dans la région du centre galactique avec le spectromètre INTEGRAL/SPI

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Informations

  • Détails : 1 vol. (222 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 214-[222]

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay. DIBISO. BU Orsay.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)58

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  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf-T790
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