[論文レビュー] Recent H.E.S.S. results on extra-galactic sources

M. Cerruti|arXiv (Cornell University)|Oct 10, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、H.E.S.S. チェレンコフ望遠鏡アレイを用いて、5つの銀河間源（SHBL J001355.9-185406、1RXS J101015.9-311909、1ES 1312-423、AP Lib、HESS J1943+213）の最新の非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線検出を報告している。これらの源のフラックスは、カブスネビュラのフラックスの0.004〜0.02倍であり、赤方偏移はz ≈ 0.58まで達する。結果は、高度な解析手法による感度の向上を示しており、H.E.S.S. IIがエネルギー下限を下げ、遠方で微弱な源を検出する能力を高めることで、さらなる深宇宙探査の基盤を築くものである。

ABSTRACT

Since the beginning of scientific operations in 2003, more than 20 extra-galactic sources have been detected with H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) at very high energies (VHE): apart from the starburst galaxy NGC 253, all of them are active galactic nuclei (AGNs). BL Lac objects are by far the dominant AGN sub-class in the H.E.S.S. extra-galactic sky, but two radio-galaxies and one flat-spectrum radio quasar (FSRQ) have been detected as well. The study of extra-galactic VHE emitters will be improved in the near future by the completion of a fifth 24m-diameter telescope (H.E.S.S. II). In this talk, a review of the AGNs seen by H.E.S.S. will be given, including the latest results achieved, namely the detection of VHE emission from the blazars 1RXS J101015.9-311909, SHBL J001355.9-185406, 1ES 1312-423, AP Lib and the BL Lac candidate HESS J1943+213.

研究の動機と目的

• H.E.S.S. チェレンコフ望遠鏡アレイによる銀河間非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線源の最新検出を報告すること。
• 短い観測時間で微弱なVHE源を検出可能な、強化された解析手法の性能を評価すること。
• 新規検出されたAGN、特にBL LacsとFSRQsのスペクトルエネルギー分布（SED）および放射メカニズムを特徴づけること。
• 新規検出VHE源であるHESS J1943+213の起源の可能性を評価すること。
• H.E.S.S. IIの感度向上とエネルギー下限の低下を準備し、VHE銀河間天の川の研究を向上させること。

提案手法

• 100 GeV以上のVHEガンマ線を検出するために、地上に設置された4台の12m口径大気チェレンコフ望遠鏡からなる高エネルギーステレオスコピックシステム（H.E.S.S.）の利用。
• 標準的なヒルズ法を超える改良された再構築アルゴリズムを含む高度な解析手法の適用により、微弱な源の検出感度を向上させ、観測時間を短縮。
• 時間積分された光子指数とカブスネビュラフラックス単位でのフラックス測定を用いて、検出源のスペクトルおよびフラックスを測定。
• Fermi-LAT、X線、電波、赤外線観測を含む多波長データとの照合によるVHE源の同定を行い、源の起源とSEDモデリングを制約。
• 未同定源（例：HESS J1943+213）の赤方偏移の下限を設定するための宿主銀河フラックスモデリング。
• 軌道的変動、拡張したX線発光、または大質量星の伴星の欠如により、代替起源（例：ガンマ線連星、パルサー風雲）を除外。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BL LacsのSHBL J001355.9-185406からのVHEガンマ線放射の有意性とフラックスは何か？カブスネビュラと比較するとどうなるか？
• RQ2 低エネルギーピークを持つBL LacsのAP Libのスペクトルエネルギー分布（SED）は、外部逆コンプトン放射メカニズムをどのように支持するか？
• RQ3 HESS J1943+213の銀河間起源を支持する証拠は何であり、ガンマ線連星やパルサー風雲といった代替起源が不適切な理由は何か？
• RQ4 向上した解析手法は、1ES 1312-423 や 1RXS J101015.9-311909 のような微弱なVHE源を短い観測時間で検出するのにどのように寄与するか？
• RQ5 5番目の24m望遠鏡を備えるH.E.S.S. IIは、より微弱で遠方の銀河間VHE源の検出にどのような影響を与えるか？

主な発見

• H.E.S.S. は、SHBL J001355.9-185406からのVHE放射を5σの有意性で検出。フラックスはカブスネビュラのフラックスの約1%、赤方偏移はz = 0.095。
• 1RXS J101015.9-311909 は7σの有意性で検出され、フラックスは0.008カブス単位、光子指数は3.1 ± 0.5。高エネルギーピークを持つBL Lacsと整合的。
• 1ES 1312-423 は7σで検出され、フラックスは0.004カブス単位。視野中心から2°離れていたが、新規解析手法による感度向上を示している。
• z = 0.049 の低エネルギーピークBL LacsであるAP Lib は7σで検出され、フラックスは0.02カブス単位、スペクトル指数は2.5 ± 0.2。広帯域SEDは外部逆コンプトン放射を支持。
• HESS J1943+213 は7.9σで検出され、フラックスは0.02カブス単位、軟らかなスペクトル（光子指数3.1 ± 0.3）を示し、妥当な恒星対応物は存在しない。これは極端に高エネルギーピークを持つブラザールの起源を支持し、赤方偏移の下限はz > 0.14。
• 強化された解析手法の開発により、微弱なVHE源の検出感度が著しく向上し、観測時間を短縮可能となり、既知のVHE銀河間源の数が拡大された。