Une quête de l'émission du pulsar de Vela aux hautes et très hautes énergies : observation, détection et étude, du GeV et TeV (GeV) avec le satellite Fermi et les télescopes à imagerie Tcherenkov H.E.S.S.

par Thomas Tavernier

Thèse de doctorat en Physique de l'Univers

Sous la direction de Arache Djannati-Ataï .


  • Résumé

    La thèse présentée dans ce manuscrit est consacrée à l'étude des pulsars brillants en rayons 'y, aux énergies allant de 100 MeV à quelques TeV. Elle repose sur les données de l'instrument LAT à bord du stallite Fermi, et sur celles obtenues avec le système de télescopes Tchernekov au sol H. E. S. S. Installé en Namibie. La mesure spectrale résolue en phase des pulsars avec l'instrument Fermi-LAT, et en particulier celui de Vela (PSR B0835-45) a constitué la première étape de ce travail. La mise au point d'une méthode d'analyse dédiée au cinquième et le plus grand télescope de H. E. S. S. A permis ensuite de détecter l'émission pulséé de PSR B0835-45 depuis le sol, dès 10 GeV, puis d'en mesurer le spectre. Le très bon accord avec celui obtenu avec le LAT a démontré la validité du modèle numérique du télescope et de la méthodologie. Il s'agit du premier pulsar détecté par H. E. S. S. , et du seuil en énergie le plus bas atteint en astronomie Tcherenkov à ce jour. Dans une troisième étape, l'analyse des données de Vela obtenues avec l'ensemble des télescopes du réseau H. E. S. S. A permis de mettre en évidence, avec un bon niveau de confiance (4. 5 écarts standard), l'indication d'un signal pulsé au TeV en provenance de PSR B0835-44. L'évaluation spectrale montre que ce signal, si il est confirmé, représente une seconde composante. Une étude rapide et simple montre que cette composante pourrait être le résultat de la diffusion Compton-inverse des leptons du vent du pulsar, accélérés aux énergies ultra-relativistes au-delà du cylindre de lumière, sur le champ des photons X thermiques de l'étoile à neutrons. Ces résultats ouvrent les perspectives de la physique des pulsars au-delà de la dizaine de GeV et surtout au TeV avec le future observatoire CTA.


  • Résumé

    The thesis presented in this manuscript is devoted to the study of bright pulsars shilling in -y-rays, at energies ranging from 100 MeV to several TeV. It is based on data from the LAT instrument aboard the Fermi satellite, as well as those obtained with the ground-based system of Cherenkov telescopes, H. E. S. S. , * installed in Namibia. The phased-resolved spectral measurements of pulsars with the Fermi-LAT, and in particular that of Vela (PSR B0835-45) constitutes the first step of this work. The development of an analysis method dedicated to the fifth and the largest H. E. S. S. Telescope has enabled us to detect the pulsed emission of PSR B0835-44 from ground, starting as low as 10 GeV on, and then to measure its spectrum. The very good agreement with the results obtained from the LAT data demonstrates the validity of the numerical model of the telescope and of the methodology. This is the first pulsar detected by H. E. S. S. , and the lowest energy threshold reached in Cherenkov astronomy as of today. In a third step, the analysis of data obtained on Vela with all H. E. S. S. Telescopes has resulted in an indication of a pulsed signal in the TeV range from PSR B0835-45, at a good level of confidence (4. 5 standard deviations). The spectral evaluation shows that this signal, if confirmed, represents a second component. A quick and simple study shows that this component could result from inverse Compton scattering of leptons in the pulsar wind, accelerated to ultra-relativistic energies beyond the light cylinder, on neutron star's thermal X-ray photons. These results open the perspectives for pulsar physics at tens of GeV and especially above TeV energies with the future CTA observatory.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XIII- 211 p.)
  • Annexes : 128 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
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  • Cote : TS (2015) 176
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