Observations de pulsars avec le Fermi gamma-ray space telescope

par Damien Parent

Thèse de doctorat en Astrophysique, plasmas et corpuscules

Sous la direction de David A. Smith et de Thierry Reposeur.

Le président du jury était Franck Gobet.

Le jury était composé de Y. Gallant.

Les rapporteurs étaient Jean-Luc Pozzo, Jean-Marc Vincent.


  • Résumé

    Le Large Area Telescope à bord du satellite Fermi, lancé le 11 juin 2008, est un télescope spatial observant l'univers des hautes énergies. L'instrument couvre l'intervalle en énergie de 20MeV à 300GeV avec une sensibilité nettement améliorée et la capacité de localiser des sources ponctuelles. Il détecte les photons ? par leur conversion en paire électron- positron, et mesure leur direction et leur énergie grâce à un trajectographe et un calorimètre. Cette thèse présente les courbes de lumières et les mesures spectrales résolues en phase des pulsars radio et gamma détectés par le LAT. La mesure des paramètres spectraux (flux, indice spectral, et énergie de coupure) dépend des fonctions de réponse de l'instrument (IRFs). Une méthode développée pour la validation en orbite de la surface efficace est présentée en utilisant le pulsar de Vela. Les efficacités des coupures entre les données du LAT et les données simulées sont comparées à chaque niveau de la rejection du fond. Les résultats de cette analyse sont propagés vers les IRFs pour évaluer les systématiques des mesures spectrales. La dernière partie de cette thèse présente les découvertes de nouveaux pulsars ? individuels tels que PSR J0205+6449, J2229+6114, et J1048-5832 à partir des données du LAT et des éphémérides radio et X. Des analyses temporelles et spectrales sont investies dans le but de contraindre les modèles d'émission gamma. Finalement, nous discutons les propriétés d'une large population de pulsars gamma détectés par le LAT, incluant les pulsars normaux et les pulsars milliseconde.


  • Résumé

    The Large Area Telescope (LAT) on Fermi, launched on 2008 June 11, is a space telescope to explore the high energy ?-ray universe. The instrument covers the energy range from 20MeV to 300GeV with greatly improved sensitivity and ability to localize ?-ray point sources. It detects ?-rays through conversion to electron-positron pairs and measurement of their direction in a tracker and their energy in a calorimeter. This thesis presents the ?-ray light curves and the phase-resolved spectral measurements of radio-loud gamma-ray pulsars detected by the LAT. The measurement of pulsar spectral parameters (i.e. integrated flux, spectral index, and energy cut-off) depends on the instrument response functions (IRFs). A method developed for the on-orbit validation of the effective area is presented using the Vela pulsar. The cut efficiencies between the real data and the simulated data are compared at each stage of the background rejection. The results are then propagated to the IRFs, allowing the systematic uncertainties of the spectral parameters to be estimated. The last part of this thesis presents the discoveries, using both the LAT observations and the radio and X ephemeredes, of new individual ?-ray pulsars such as PSR J0205+6449, and the Vela-like pulsars J2229+6114 and J1048-5832. Timing and spectral analysis are investigated in order to constrain the ?-ray emission model. In addition, we discuss the properties of a large population of ?-ray pulsars detected by the LAT, including normal pulsars, and millisecond pulsars.


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