[論文レビュー] H.E.S.S. Galactic Plane Survey unveils a Milagro Hotspot

H. E. S. S. Collaboration, :+4 more|arXiv (Cornell University)|Oct 12, 2007

Astronomical Observations and Instrumentation参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、H.E.S.S.銀河平面調査を通じて、新しい非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線源 HESS J1908+063 の検出が報告され、事前に報告済みのMilagro源 MGRO J1908+06 との一致が確認された。この源は拡張的（FWHM ≈ 0.5°）であり、硬いスペクトル（光子指数 = 2.08 ± 0.10）を示し、1 TeV 以上のエネルギーでカーマ星雲の14%の放射度を示しており、低銀緯度において初めてH.E.S.S.とMilagroの検出結果の明確な関連づけが確立された。

ABSTRACT

We report here on a new VHE source, HESS J1908+063, disovered during the extended H.E.S.S. survey of the Galactic plane and which coincides with the recently reported MILAGRO unidentied source MGRO J1908+06. The position, extension and spectrum measurements of the HESS source are presented and compared to those of MGRO J1908+06. Possible counterparts at other wavelenghts are discussed. For the first time one of the low-lattitude MILAGRO sources is confirmed.

研究の動機と目的

• Milagro源 MGRO J1908+06 が銀河平面に位置するVHEガンマ線源としてH.E.S.S.によって検出されたものと一致するかどうかを確認すること。
• H.E.S.S.源 HESS J1908+063 の正確な位置、空間的拡張度およびエネルギースペクトルを測定すること。
• 電波、GeVエネルギー、分子雲周波数帯でのマルチウェーブ長対応体を探索し、VHE放射の物理的起源を制約すること。
• SNR G40.5-0.5 やEGRET源 GRO J1908+0556 や近隣の分子雲といった既知の対象との関連の可能性を評価すること。
• VHE源の拡張的形状が、宇宙線の相互作用によるものか、解像度の低い源によるものかを評価すること。

提案手法

• H.E.S.S.は2005年から2007年にかけて、銀経度30°から60°の銀河平面領域を深紫外観測し、合計14.9時間のライブ時間と約300 GeVの平均エネルギー閾値を達成した。
• 2段階の解析手法を採用した：源の形状を評価するためのきつい画像サイズカット（200 p.e.）と、スペクトル解析のための緩いカット（80 p.e.）を用い、エネルギー範囲と信号対雑音比を最大化した。
• 背景推定には、源中心から1.0°の半径のリングを用い、源の拡張的サイズを考慮した。このリングの面積は、オンソース領域の4倍であった。
• 源の位置と拡張度は、装置のポイント spread 関数（PSF）で畳み込まれた2次元ガウス分布でフィッティングされ、最良適合位置は l = 40.45° ± 0.06° および b = -0.80° ± 0.05° であった。
• スペクトル解析には、前方畳み込み最大尤度法を用い、300 GeV以上のエネルギーで微分スペクトルを導出。パワー則モデルを仮定した。
• EGRET、電波、CO調査からのマルチウェーブ長データを重ね合わせ、源の位置と関連づけを検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Milagro源 MGRO J1908+06 は実際にVHEガンマ線源であると考えられるか？ また、独立した実験によって確認可能か？
• RQ2 MGRO J1908+06 の位置におけるVHE放射の正確な空間的拡張度とスペクトル形状は何か？
• RQ3 既知の電波、GeV、または分子源の中から、HESS J1908+063 の最も可能性の高い天体的対応体は何か？
• RQ4 H.E.S.S.源の拡張的形状は、宇宙線が分子雲と相互作用することで生じる拡散領域からの放射を示唆するか？
• RQ5 HESS J1908+063 の放射度とスペクトルは、GeVエネルギー帯でEGRETが測定した放射度と整合するか？

主な発見

• HESS J1908+063 は、5.7σの事後的有意水準で検出され、Milagro源 MGRO J1908+06 が実際にVHEガンマ線源であることが裏付けられた。
• 源のFWHM空間的拡張度は0.5°であり、これは0.21° ± 0.07°の源半径に対応し、拡張的形状であることを示している。
• 微分エネルギースペクトルは、パワー則でよく記述され、光子指数は2.08 ± 0.10（統計的）および2.08 ± 0.20（系誤差）であり、1 TeVにおける放射度は(3.23 ± 0.45) × 10⁻¹² cm⁻² s⁻¹ であった。
• 1 TeV以上のエネルギーで積分された放射度は、カーマ星雲の14%であり、明るいVHE源であることを示している。
• H.E.S.S.源の位置は、1σ誤差内においてEGRET源 GRO J1908+0556 と一致しており、マルチウェーブ長での関連づけの可能性を示唆している。
• SNR G40.5-0.5 との関連は否定されないが、VHE放射のサイズがSNR殻より大きいことから、未解像の源や分子雲との相互作用による追加寄与が考えられる。