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

SLIDE 1

Mo r p h

l
g

i c a l a n a l y s i s

f

t h e c

m

p

s

i t e S N R MS H 1 5

5

2 w i t h H . E . S . S .

1 5 . 7 . 2 1 7

O n b e h a l f

f

t h e H . E . S . S . C

l

l a b

r

a t i

n

M. T s i r

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

f

Mo n t p e l l i e r , F r a n c e

SLIDE 2

T h e c

m

p

s

i t e S N R MS H 1 5

5

2

S

u p e r n

v

a r e m n a n t MS H 1 5

5

2 a k a S N R G 3 2 . 4

1

. 2

r

H E S S J 1 5 1 4

5

9 1

B

r i g h t ( n

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

u

n d t h e γ

r

a y e m i t t i n g P S R B 1 5 9

5

8 → V H E γ

r

a y e m i s s i

n

c

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

v

e r y p a p e r i n 2 5 w i t h 2 2 . 1 h d a t a → f i t

f

a n e l l i p t i c a l G a u s s i a n c

m

p

n

e n t

→ e x c e s s w i t h 2 5 σ

f

s i g n i f i c a n c e ( ~ 3 5 p h

t
n

s )

Wh a t m a y t h e m

r

p h

l
g

y i n γ

r

a y s r e v e a l a b

u

t t h e l e p t

n

i c p

p

u l a t i

n
f

t h e P WN ?

Aharonian et al. 2005

SLIDE 3

A n a l y s i s c

n

f i g u r a t i

n

Mo d e l + + S t d c u t s

( ≥ . 3 T e V )

S e l e c t i

n
f

r u n s w i t h a r a d i u s

f

2 . 5 ° E x p

s

u r e : 9 3 . 2 l i v e h

u

r s , 4 7 . 9 h a c c e p t a n c e

c
r

r e c t e d ~ 5 5 p h

t
n

s w i t h a s i g n i f i c a n c e

f

> 5 σ ( m

r

e t h a n d

u

b l e s i n c e t h e d i s c

v

e r y p a p e r i n 2 5 ! )

H

. E . S . S . I

b

s e r v a t i

n

s ( 4 ⨯ 1 2

m

C h e r e n k

v

t e l e s c

p

e s ) D a t a f r

m

2 4 t

2

1 4 F

V

: 4 ° x 4 ° , . 1 ° . p i x

1
2

D F i t a n d P S F c

n

v

l

u t i

n

: S h e r p a p a c k a g e ( S . D

e

e t a l . ) O p t i m i z a t i

n

a l g

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

d

O u r r e s u l t s h a v e b e e n c r

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 )

SLIDE 4

V H E e m i s s i

n
U

s e

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

t

r

n

e m i s s i

n

t h a t

u

g h t t

c
r

r e s p

n

d t

t

h e V H E γ

r

a y e m i s s i

n

v i a I C s c a t t e r i n g

n

s e e d p h

t
n

s f r

m

t h e C MB a n d t h e F I R

R a d i

e

m i s s i

n

f r

m

t h e S N R s h e l l

Mo l

n

g l

G

a l a c t i c P l a n e S u r v e y (843 MHz)

X

r

a y e m i s s i

n

f r

m

t h e P WN

4 C h a n d r a a r c h i v a l i m a g e s ~ 2 k s (4 – 7 keV)

G a m m a

r

a y e m i s s i

n

H . E . S . S .

I

~ 2 . 9 k s (≥ 0.3 TeV)

SLIDE 5

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 )

Mo

d e l : w i t h X

r

a y t e m p l a t e ⨯ R

α

→ r e g i

n

a r

u

n d t h e p u l s a r i s t

b

r i g h t !

→ a s s u m i n g d e p e n d e n c y

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

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

SLIDE 6

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

m

t h i s α p a r a m e t e r ?

[

.

4 ,

.

6 ] We h a v e a d e p e n d e n c y

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

SLIDE 7

X

r

a y t e m p l a t e + g e

m

e t r i c a l c

m

p

n

e n t

Mo

d e l : w i t h X

r

a y t e m p l a t e ⨯ R

α

+ s y m m e t r i c a l G a u s s i a n c

m

p

n

e n t

C

r

d i n a t e s

f

G

s y m

: R A = 1 5 h 1 4 m i n 1 8 . s e c

+ /

2

. 1

s t a t

s e c

+ /

2

. 6

s y s t

s e c D E C =

5

9 ° 1 ' 5 9 "

+ /

1

6

s t a t

"

+ /

2

s y s t

" I n t r i n s i c e x t e n t σ : 6 . 8 9 '

+ /

.

2

s t a t

'

+ /

.

4 5

s y s t

' Wi t h ~ 6 5 % + /

5

s t a t

%

f

t h e t

t

a l f l u x ! I n v e s t i g a t i

n

w i t h

t

h e r k i n d s

f

a d d i t i

n

a l c

m

p

n

e n t s s u c h a s a s h e l l

r

a d i s k → f i t r e s u l t s : s t a t i s t i c a l l y n

t

a s b e f i t t i n g a s t h e G a u s s i a n c

m

p

n

e n t

SLIDE 8

S u m m a r y

f

t h e t e s t s t a t i s t i c s f

r

t h e f i t r e s u l t s

C

m

p a r i s

n

w i t h t h e m

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

r

m a t i

n

C r i t e r i

n

( H . A k a i k e , 1 9 7 3 ) → A I C =

2

l

g

( L ) + 2 k ( l i k e l i h

d

f u n c t i

n

+ k p a r a m e t e r s i n t h e m

d

e l )

X-ray tmp

X-ray tmp ⨯ Ra X-ray tmp ⨯ Ra + Gsym

α = 1 . 2 6 + /

.

6 α = 1 . 3 1 + /

.

1 4

SLIDE 9

C h a r a c t e r i s t i c s

f

t h e c

m

p

s

i t e S N R

S

p i n d

w

n t i m e τ ≈ 1 6 y r ( L i v i n g s t

n

e & K a s p i 2 1 1 )

 F

r

m

H I a b s

r

p t i

n

( 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

n

m e a s u r e ( G a l a c t i c n

f r e e e

m
d

e l

f

Y a

e

t a l . 2 1 7 )

➔

N

m

e a s u r e d p u l s a r p r

p

e r m

t

i

n

➢

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

n
t

a g e

< τ

 D

i s t a n c e D [ 3 . 8 – 6 . 6 ] k p c

 D

≈ 4 . 4 k p c ( f i d u c i a l d

4

= D / 4 k p c )

➔

e x p l

s

i

n

c e n t e r n e a r P S R B 1 5 9

5

8 ➢

R = ( 2 + /

2

) d

4

p c

e n e r g e t i c e x p l

s

i

n

+ l

w

m e d i u m d e n s i t y

n

t h e S E

f

t h e S N R

SLIDE 10

R e v e r s e s h

c

k i n t e r a c t i

n
L
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

f

t h e f r e e e x p a n s i

n

– S e d

v
T

a y l

r

t r a n s i t i

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

H

~ 1 t

5

c m

3

→ S e d

v
T

a y l

r

p h a s e w h e r e t h e r e v e r s e s h

c

k h a s r e a c h e d t h e P WN

B. Gaensler et al. 1999

SLIDE 11

f

f s e t r e l i c p w n

B

l

n

d i n e t a l . 2 1 → c

m

p r e s s i

n

a n d d i s p l a c e m e n t

f

t h e P WN b y t h e r e v e r s e s h

c

k

u

t w a r d s t h e h i g h d e n s i t y r e g i

n

→

f

f s e t r e l i c

b

s e r v e d i n s e v e r a l m i d d l e

a

g e d P WN e

( S . K l e p s e r e t a l . p

s

t e r

n

t h e T e V P WN p

p

u l a t i

n

→ H . E . S . S . p a p e r a r X i v : 1 7 2 . 8 2 8 )

t h e a d d i t i

n

a l γ

r

a y G a u s s i a n c

m

p

n

e n t a t t h e S E c

u

l d

r

i g i n a t e f r

m

s u c h a r e l i c P WN . . .

U p p e r l i m i t f

r

t h e

f

f s e t a t < 4 p c

SLIDE 12

S p e c t r a l c u t

f

f

S

y n c h r

t

r

n

s p e c t r u m a t h ν

s y n c h

≧ 4 k e V → E

e

≳

1 T e V → l i f e t i m e ≲ 3 y r r e c e n t l y i n j e c t e d l e p t

n

s

S

e e d p h

t
n

s ( G a l a c t i c F I R b a c k g r

u

n d , T ~ 4 5 K ) E

γ

≳ . 3 T e V s c a t t e r e d b y l e p t

n

s w i t h E

e

≳

2 T e V

γ
r

a y m

r

p h

l
g

y → l e p t

n

s

f

s l i g h t l y l

w

e r e n e r g i e s t h a n t h e X

r

a y m a p B U T t h e y s h

u

l d f

l

l

w

t h e s a m e d i s t r i b u t i

n
G

a u s s i a n c

m

p

n

e n t n

t

s e e n i n X

r

a y s

–

E I T H E R s y n c h r

t

r

n

c

l

i n g c u t

f

f a t l

w

e r e n e r g i e s

f

t h e r e l i c n e b u l a

–

O R l

w

e r B m e d i u m

SLIDE 13

E s c a p i n g l e p t

n

s

S

h a p e

f

t h e P WN i n X

r

a y s h i n t s a s t r

n

g a s y m m e t r y b e t w e e n t h e S E / N W r e g i

n

s

L
w

e r B m e d i u m a s s u m p t i

n

→ S N e j e c t a

R

e v e r s e s h

c

k i n t e r a c t i

n

→ c

m

p l i c a t e d g e

m

e t r y !

E

n e r g y

d

e p e n d e n t d i f f u s i

n

c

e

f f i c i e n t s h

u

l d b e h i g h ( κ ≲ 1

2 8

c m

2

. s

1

) → f a s t d i f f u s i

n

L e p t

n

s c

u

l d b e e s c a p i n g t h e i r c

n

f i n e m e n t → p r

p

a g a t i

n

i n t

t

h e e j e c t a

SLIDE 14

S u m m a r y

Mo

r p h

l
g

i c a l a n a l y s i s

f

t h e c

m

p

s

i t e S N R MS H 1 5

5

2 w i t h γ

r

a y H . E . S . S .

I

d a t a u s i n g a n X

r

a y s y n c h r

t

r

n

t e m p l a t e i n t h e [ 4 – 7 ] k e V b a n d

Ma

g n e t i c f i e l d a s s u m p t i

n

f

r

i t s d e p e n d e n c y w i t h t h e d i s t a n c e → e m p i r i c a l e s t i m a t i

n
f
B

e s t f i t m

d

e l w i t h a n a d d e d G a u s s i a n c

m

p

n

e n t . I t s e x t e n t g

i

n g u p t

~

7 ’ ( ~ . 1 2 ° ) a n d b e a r i n g ~ 6 5 %

f

t h e t

t

a l f l u x , w i t h n

d

e t e c t e d e m i s s i

n

i n s y n c h r

t

r

n

X

r

a y s

SLIDE 15

O U T L O O K

I

n t e r p r e t a t i

n
f

t h i s e x t e n d e d V H E γ

r

a y e m i s s i

n

S e v e r a l s c e n a r i

s

t h a t n e e d t

b

e f u r t h e r e x p l

r

e d ! → p h y s i c a l m

d

e l i n g

f

t h e e m i s s i

n
E

n e r g y

d

e p e n d e n t m

r

p h

l
g

i c a l a n a l y s e s w i t h H . E . S . S .

f

t h e S E a n d N W r e g i

n

s

f

t h e s

u

r c e

S

p e c t r a l a n a l y s i s i n p r

g

r e s s b u t r e s u l t s s t i l l p r e l i m i n a r y

T h a n k y

u

감사합니다 .

SLIDE 16

B a c k

u

p

SLIDE 17

C h a r a c t e r i s t i c s

f

t h e c

m

p

s

i t e S N R : p r

g

e n i t

r
I

n G a e n s l e r e t a l . 1 9 9 9 , p r

g

e n i t

r

c

u

l d b e a H e s t a r

– e

j e c t a m a s s M

e j

~ 1 . 5 M

⊙

– e

x p l

s

i

n

e n e r g y E ~ 3 . 1

5 1

e r g

– c

i r c u m s t e l l a r m e d i u m d e n s i t y a t n

H

~ . 1 c m

3

SLIDE 18

E n e r g y r a n g e s

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

S

y n c h r

t

r

n

r a d i a t i

n

: [ 4 .

7

. ] k e V

Ma

g n e t i c f i e l d : 1 7 . μ G ( 2 5 H . E . S . S . p a p e r ) → E n e r g y r a n g e f

r

l e p t

n

s : [ 1 1

1

4 6 ] T e V * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

I

n v e r s e C

m

p t

n

s c a t t e r i n g

n

t h e C MB ( T ~ 2 . 7 K )

P

h

t
n

e n e r g y : [ . 3

2

. ] T e V → E n e r g y r a n g e f

r

l e p t

n

s : [ 9 . 7

7

9 ] T e V * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

I

n v e r s e C

m

p t

n

s c a t t e r i n g

n

t h e F I R ( T ~ 4 5 K )

P

h

t
n

e n e r g y : [ . 3

2

. ] T e V → E n e r g y r a n g e f

r

l e p t

n

s : [ 2 . 4

1

9 ] T e V * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

SLIDE 19

S y s t e m a t i c c h e c k s f

r

t h e r e s u l t s

Wh

a t i s t h e i n f l u e n c e

f

t h e P S F

n

t h e c

r

d i n a t e s a n d t h e e x t e n t

f

t h e a d d e d c

m

p

n

e n t ? → c h e c k f

r

a m a x i m a l P S F “ b r

a

d e n i n g ” ( w i t h σ = . 2 2 ° a v e r a g e f i t t e d A G N e x t e n t → H

l

l e r e t a l . ) [ f

r

t h e e x t e n t ~ + /

.

3 4 ‘ → + /

.

6 ° ]

Wh

a t i s t h e e f f e c t

f

t h e n

r

m a l i z a t i

n
f

t h e b a c k g r

u

n d a m p l i t u d e ? → t r y i n g t

s

e e i f

n

e m a y e s t i m a t e a s y s t e m a t i c e r r

r

f

r

t h e r e s u l t s … [ f

r

t h e e x t e n t ~ + /

.

3 ‘ → + /

.

4 ° ]