Mo r p h o l o g i c a l a n a l y s i s o f t - PowerPoint PPT Presentation

Mo r p h o l o g i c a l a n a l y s i s o f t h e c o m p o s i t e S N R MS H 1 5 - 5 2 w i t h H . E . S . S . 1 5 . 0 7 . 2 0 1 7 O n b e h a l f o f t h e H . E . S . S . C o l l a b o r a t i o n M. T s i r o u | Y . G a l l a n t | R . Z a n i n | R . T e r r i e r L U P M, C N R S - I N 2 P 3 – U n i v e r s i t y o f Mo n t p e l l i e r , F r a n c e

T h e c o m p o s i t e S N R MS H 1 5 - 5 2 ● S u p e r n o v a r e m n a n t MS H 1 5 - 5 2 a k a S N R G 3 2 0 . 4 - 1 . 2 o r H E S S J 1 5 1 4 - 5 9 1 ● B r i g h t ( n o n - t h e r m a l ) X - r a y P u l s a r Wi n d N e b u l a ( P WN ) a r o u n d t h e γ - r a y e m i t t i n g P S R B 1 5 0 9 - 5 8 → V H E γ - r a y e m i s s i o n c o i n c i d e n t w i t h t h e P WN ● H . E . S . S . d i s c o v e r y p a p e r i n 2 0 0 5 w i t h 2 2 . 1 h d a t a → f i t o f a n e l l i p t i c a l G a u s s i a n c o m p o n e n t Aharonian et al. 2005 → e x c e s s w i t h 2 5 σ o f s i g n i f i c a n c e ( ~ 3 5 0 0 p h o t o n s ) Wh a t m a y t h e m o r p h o l o g y i n γ - r a y s r e v e a l a b o u t t h e l e p t o n i c p o p u l a t i o n o f t h e P WN ?

A n a l y s i s c o n f i g u r a t i o n H . E . S . S . I o b s e r v a t i o n s ( 4 ⨯ 1 2 - m C h e r e n k o v t e l e s c o p e s ) D a t a f r o m 2 0 0 4 t o 2 0 1 4 - 1 F o V : 4 ° x 4 ° , 0 . 0 1 ° . p i x Mo d e l + + S t d c u t s ( ≥ 0 . 3 T e V ) S e l e c t i o n o f r u n s w i t h a r a d i u s o f 2 . 5 ° E x p o s u r e : 9 3 . 2 l i v e h o u r s , 4 7 . 9 h a c c e p t a n c e - c o r r e c t e d ~ 5 5 0 0 p h o t o n s w i t h a s i g n i f i c a n c e o f > 5 0 σ ( m o r e t h a n d o u b l e s i n c e t h e d i s c o v e r y p a p e r i n 2 0 0 5 ! ) ● ● 2 D F i t a n d P S F c o n v o l u t i o n : S h e r p a p a c k a g e ( S . D o e e t a l . ) O p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m : N e l d e r - Me a d s i m p l e x m e t h o d O u r r e s u l t s h a v e b e e n c r o s s - c h e c k e d w i t h t h e H . E . S . S . G a l a c t i c P l a n e S u r v e y ( H G P S ) m a p s ( g e n e r a t e d w i t h a n i n d e p e n d e n t a n a l y s i s c h a i n )

V H E e m i s s i o n ● U s e o f a n X - r a y C h a n d r a t e m p l a t e [ 4 – 7 ] k e V r e p r e s e n t i n g t h e s y n c h r o t r o n e m i s s i o n t h a t o u g h t t o c o r r e s p o n d t o t h e V H E γ - r a y e m i s s i o n v i a I C s c a t t e r i n g o n s e e d p h o t o n s f r o m t h e C MB a n d t h e F I R G a m m a - r a y e m i s s i o n H . E . S . S . - I ~ 2 . 9 k s (≥ 0.3 TeV) R a d i o e m i s s i o n f r o m t h e S N R s h e l l Mo l o n g l o G a l a c t i c P l a n e S u r v e y X - r a y e m i s s i o n f r o m t h e P WN (843 MHz) 4 C h a n d r a a r c h i v a l i m a g e s ~ 2 0 0 k s (4 – 7 keV)

F i t t i n g w i t h t h e X - r a y t e m p l a t e Mo d e l : w i t h X - r a y t e m p l a t e ( p u l s a r s u b t r a c t e d ) ● → r e g i o n a r o u n d t h e p u l s a r i s t o o b r i g h t ! α Mo d e l : w i t h X - r a y t e m p l a t e ⨯ R ● → a s s u m i n g d e p e n d e n c y o f t h e m a g n e t i c f i e l d w i t h t h e d i s t a n c e t h e X - r a y t e m p l a t e i s m u l t i p l i e d b y t h e d i s t a n c e R t o t h e p u l s a r w i t h a g i v e n i n d e x α

F i t t i n g w i t h t h e X - r a y t e m p l a t e ● Wh a t c a n w e d e r i v e f r o m t h i s α p a r a m e t e r ? We h a v e a d e p e n d e n c y o f t h e m a g n e t i c f i e l d w i t h t h e d i s t a n c e a s [ - 0 . 4 , - 0 . 6 ]

X - r a y t e m p l a t e + g e o m e t r i c a l c o m p o n e n t α Mo d e l : w i t h X - r a y t e m p l a t e ⨯ R + s y m m e t r i c a l G a u s s i a n c o m p o n e n t ● C o o r d i n a t e s o f G m : s y I n v e s t i g a t i o n w i t h o t h e r k i n d s o f a d d i t i o n a l R A = 1 5 h 1 4 m i n 1 8 . 0 s e c 2 . 1 s e c 2 . 6 s e c + / - + / - s t a t s y s t c o m p o n e n t s s u c h a s a s h e l l o r a d i s k D E C = - 5 9 ° 1 0 ' 5 9 " 1 6 " 2 0 " + / - + / - s t a t s y s t → f i t r e s u l t s : I n t r i n s i c e x t e n t σ : 6 . 8 9 ' 0 . 2 0 ' 0 . 4 5 ' + / - + / - s t a t i s t i c a l l y n o t a s b e f i t t i n g a s s t a t s y s t t h e G a u s s i a n c o m p o n e n t Wi t h ~ 6 5 % + / - 5 % o f t h e t o t a l f l u x ! s t a t

S u m m a r y o f t h e t e s t s t a t i s t i c s f o r t h e f i t r e s u l t s C o m p a r i s o n w i t h t h e m o d e l u s i n g O N L Y t h e X - r a y t e m p l a t e A k a i k e I n f o r m a t i o n C r i t e r i o n ( H . A k a i k e , 1 9 7 3 ) → A I C = - 2 l o g ( L ) + 2 k ( l i k e l i h o o d f u n c t i o n + k p a r a m e t e r s i n t h e m o d e l ) X-ray tmp X-ray tmp ⨯ R a X-ray tmp ⨯ R a + G sym α = 1 . 2 6 + / - 0 . 0 6 α = 1 . 3 1 + / - 0 . 1 4

C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o m p o s i t e S N R ● ● t S p i n d o w n t i m e τ ≈ 1 6 0 0 y r < τ a g e ( L i v i n g s t o n e & K a s p i 2 0 1 1 )  F  D r o m H I a b s o r p t i o n i s t a n c e D [ 3 . 8 – 6 . 6 ] k p c ( G a e n s l e r e t a l . 1 9 9 9 )  P u l s a r d i s p e r s i o n m e a s u r e  D ≈ 4 . 4 k p c ( G a l a c t i c n m o d e l o f Y a o e t a l . 2 0 1 7 ) ( f i d u c i a l d = D / 4 k p c ) f r e e e - 4 ➔ ➔ N o m e a s u r e d p u l s a r p r o p e r m o t i o n e x p l o s i o n c e n t e r n e a r P S R B 1 5 0 9 - 5 8 ➢ S N R b l a s t w a v e a s y m m e t r i c e x p a n s i o n ➢ R = ( 2 0 + / - 2 ) d p c 4 e n e r g e t i c e x p l o s i o n + l o w m e d i u m d e n s i t y o n t h e S E o f t h e S N R

R e v e r s e s h o c k i n t e r a c t i o n ● L o w d e n s i t y a t t h e S E → b l a s t w a v e a t a n e a r l y s t a g e o f t h e f r e e e x p a n s i o n – S e d o v - T a y l o r t r a n s i t i o n p h a s e ● B U T a t t h e N W s i d e , d e n s e r m e d i u m n ~ 1 t o 5 c m - 3 H → S e d o v - T a y l o r p h a s e w h e r e B. Gaensler et al. 1999 t h e r e v e r s e s h o c k h a s r e a c h e d t h e P WN