[論文レビュー] Extending the H.E.S.S. Galactic Plane Survey

R. C. G. Chaves|arXiv (Cornell University)|Jul 4, 2009

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 15

ひとこと要約

本論文では、銀河平面の広域調査を拡張したH.E.S.S.銀河平面調査を提示している。調査範囲は銀河経度で870平方度（275°–60°）に拡大され、観測時間も1400時間以上に増加し、感度が著しく向上した。この調査により、超高エネルギー（VHE）ガンマ線源が多数発見され、特にヘッスJ1923+141、ヘッスJ1741−302、ヘッスJ1708−443、ヘッスJ1507−622、およびウェスターランド1集団からの放射が含まれる。これらの多くは、超新星残骸やパルサー風断面に関連している。

ABSTRACT

The High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), located in the Khomas Highlands of Namibia, is an array of four imaging atmospheric-Cherenkov telescopes designed to detect gamma-rays in the very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) domain. It is an ideal instrument for surveying the Galactic plane in search of new sources of VHE gamma-rays, due to its location in the Southern Hemisphere, its excellent sensitivity, and its large field-of-view. The H.E.S.S. Galactic Plane Survey (GPS) began in 2004 and initial observations of the Galactic plane resulted in the discovery of numerous VHE gamma-ray emitters. This original H.E.S.S. GPS covered the inner Galaxy within +/- 30 deg in longitude and +/- 3 deg in latitude. In the last four years, the longitudinal extent of the survey has more than doubled, now including the region l = 275 deg - 60 deg, and the exposure in the inner Galaxy has also been significantly increased. These efforts have consequently led to the discovery of many previously-unknown VHE gamma-ray sources with high statistical significance. We report on the current status of this ongoing, extended H.E.S.S. GPS, present the latest images of the survey region, and highlight the most recent discoveries.

研究の動機と目的

• 南半球における銀河平面の広範囲をカバーするH.E.S.S.銀河平面調査（GPS）を拡張すること。
• 銀河平面における観測被覆を増加させ、微弱または拡張したVHEガンマ線源を検出する感度を向上させること。
• 特に超新星残骸、パルサー風断面、および大質量星団に関連するVHEガンマ線源を同定・特徴づけること。
• 複数の試行を考慮した統計的補正を施し、データ量の増加に伴い源検出の統計的有意性を高めること。
• 将来的な多波長的・理論的研究のための包括的で高感度な銀河平面マップを提供すること。

提案手法

• H.E.S.S.の4台の像空気チェレンコフ望遠鏡アレイを用いて、広範な銀河経度範囲（275°–60°）で系統的なスキャンモード観測を実施。
• 追加の調査観測、候補源の再観測、および専用ポイント観測により、合計被覆を約230時間から1400時間以上に増加。
• 5°の視野角と高い角分解能（約0.1°）を用い、100 GeV以上のVHEガンマ線に対して高い感度で広範囲を効率的に調査。
• 複数の試行を補正するための事前試行有意度マップを適用し、事後試行有意度が5σを超える源を同定。
• 有望な候補に対してフォローアップのポイント観測を実施し、検出の確認とスペクトル的性質の測定を実施。
• 銀河緯度における源の分布を分析し、既知の構造（例：渦巻き腕、分子雲）と比較することで関連性を推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張されたH.E.S.S.銀河平面調査は、新しいVHEガンマ線源を検出するにあたり、どの程度の範囲と感度を有しているか？
• RQ2 新たに検出されたVHE源の空間的分布は、渦巻き腕、分子雲、星団などの既知の銀河構造とどの程度相関しているか？
• RQ3 特に多波長的対応物が明確でない新たなVHEガンマ線源の最も可能性の高い天体的起源は何か？
• RQ4 拡張調査による被覆時間の増加は、微弱または拡張したVHE源の検出をどの程度向上させるか？
• RQ5 複数の試行を補正した後、新しい源検出の統計的有意性と信頼性はどの程度か？

主な発見

• 拡張されたH.E.S.S.銀河平面調査は、銀河経度275°から60°、銀河緯度±3°の範囲で870平方度をカバーしており、元の360平方度調査を著しく拡大した。
• 調査領域における合計被覆時間は約230時間から1400時間以上に増加し、感度が向上し、より微弱な源の検出が可能になった。
• 2009年5月現在、H.E.S.S.は調査領域内またはその周辺で52個の銀河系VHEガンマ線源を検出しており、そのうち8個は事後試行有意度が6σを超える。
• ヘッスJ1923+141、ヘッスJ1741−302、ヘッスJ1708−443、ヘッスJ1507−622といった新しい源が発見され、後者の源は銀河平面から大きく離れたb ≈ −3.5°に位置している。
• ウェスターランド1の大質量若星団からVHEガンマ線放射が検出されたが、その発光機構はまだ解明中であり、おそらくWolf-Rayet星に関連していると考えられている。
• VHE源の分布は平均銀河緯度b = −0.26°、標準誤差0.40°を示しており、銀河平面に強く集中していることが示され、4つの外れ値が低緯度に存在する。