Diffuse GammaStrahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit
Diffuse Gamma-Strahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit H. E. S. S. Kathrin Egberts Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung II Messung mit EGRET III Messung mit H. E. S. S. (2 Ansätze) IV Zusammenfassung und Ausblick Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg
I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung Wechselwirkungen kosmischer Strahlung mit Materie und Strahlungsfeldern: – Protonen: 0 -Produktion – Elektronen: Bremsstrahlung Inverse Compton-Streuung (an CMB, Staub, Sternenlicht) Galaxie transparent für Gamma-Strahlung, diffuse Gamma-Emission „line-of-sight“-Integral über CR ( ISM bzw. Strahlungsfeld) ® Lokalisierung dieser hochenergetischen Wechselwirkungen ® Informationen über Spektrum und Intensität der kosmischen Strahlung am Ort der Wechselwirkung Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 2
II Messung mit EGRET Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 3
II Messung mit EGRET • Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope (EGRET) auf dem Compton Gamma-Ray Observatory • Energiebereich: 30 Me. V-30 Ge. V • Energieauflösung: ~20 -25% • Gesichtsfeld: 0. 6 sr • Effektive Fläche: ~10³ cm² • Winkelauflösung: 7° bei 35 Me. V, 0. 2° bei 10 Ge. V Hocheffiziente Untergrundunterdrückung durch Anti-Koinzidenz-Zähler Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 4
II Messung mit EGRET Was ist mit höheren Energien? Zahlenbeispiel: Krebs Nebel (Standardkerze im Te. V-Bereich) bei 1 Te. V hat Zählrate von 1 Photon/Jahr*m² ® größere Detektorflächen! Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 5
III Messung mit H. E. S. S. Indirekte Detektion mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen: Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 • Primärteilchen produziert in der Atmosphäre einen Luftschauer • Sekundärteilchen emittieren Cherenkov. Strahlung, die auf dem Boden von Cherenkov-Teleskopen eingefangen wird • Problem der Untergrundunterdrückung (kosmische Strahlung) Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 6
III Messung mit H. E. S. S. High Energy Stereoscopic System (H. E. S. S. ) – 4 abbildende Cherenkov. Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia • Energiebereich: 100 Ge. V-100 Te. V • Energieauflösung: ~15% • Gesichtsfeld: 5° • Effektive Fläche: ~105 m² • Winkelauflösung: 0. 1° Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 7
III Messung mit H. E. S. S. High Energy Stereoscopic System (H. E. S. S. ) – 4 abbildende Cherenkov. Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia • Energiebereich: 100 Ge. V-100 Te. V • Energieauflösung: ~15% 30 Me. V-30 Ge. V • Gesichtsfeld: 5° ~20 -25% • Effektive Fläche: ~105 m² • Winkelauflösung: 0. 1° Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 0. 6 sr ( 1/6) ~10³ cm² ( 106) 7° bei 35 Me. V, 0. 2° bei 10 Ge. V Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 8
III Messung mit H. E. S. S. Problem des Untergrundes: 2 Ansätze Ansatz Nr. 1: – Zunächst: Untergrundsubtraktion bei Punktquellen: Gesichtsfeld der Kamera Signal = On - Off On-Region Off-Region – Angewandt auf diffuse Emission: Annahme, dass an bestimmten Positionen keine Gamma-Emission Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 9
III Messung mit H. E. S. S. Blick in die galaktische Ebene ( – 2° bis +2° galaktische Länge) mit Ansatz Nr. 1: Gamma-Emission aus den Bereichen von Molekülwolken (weiße Konturen) ® Zusammenhang zwischen diffuser Gamma-Emission und Molekülwolken Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 10
III Messung mit H. E. S. S. Ansatz Nr. 2: Modellierung des Untergrundes mit Monte Carlo-Simulationen: • Benutze Variable mit großem Unterscheidungspotential und unterschiedlichen Verteilungen für Gammas und Hadronen • Fitte r MC + s p. MC an Daten (r, s freie Parameter) Fit (r MC + s p. MC ) Keine Annahme über Gamma-Fluß Aber: Abhängigkeit von Simulationen Simulierte Gammas ( MC) Daten Simulierte Protonen (p. MC) Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 11
IV Zusammenfassung und Ausblick • EGRET hat diffuse Gamma-Strahlung bei Energien bis 30 Ge. V in der galaktischen Ebene detektiert • Bei Energien im Ge. V-Te. V Bereich kann Gamma-Strahlung mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen gemessen werden • H. E. S. S. hat diffuse Gamma-Strahlung mit Energien >100 Ge. V aus der galaktischen Ebene nachgewiesen, weitere Analysen stehen noch aus • GLAST wird die Lücke im Spektrum zwischen EGRET und H. E. S. S. schließen Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 12
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