[论文解读] The Monoceros very-high-energy gamma-ray source

A. Fiaßon, J. A. Hinton+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2007

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 3

一句话总结

H.E.S.S. 实验在麒麟座超新星遗迹/罗塞塔星云区域发现了一个新的点状超高能（VHE）伽马射线源 HESS J0632+057，经试验校正后显著性为 5.3σ。该源在其他波段无明显对应体，尽管其位置与 EGRET 源 3EG J0634+0521 及一个弱X射线源空间一致，但尚未确认明确关联，提示可能存在强子或轻子辐射机制。

ABSTRACT

The H.E.S.S. telescope array has observed the complex Monoceros Loop SNR/Rosette Nebula region which contains unidentified high energy EGRET sources and potential very-high-energy (VHE) gamma-ray source. We announce the discovery of a new point-like VHE gamma-ray sources, HESS J0632+057. It is located close to the rim of the Monoceros SNR and has no clear counterpart at other wavelengths. Data from the NANTEN telescope have been used to investigate hadronic interactions with nearby molecular clouds. We found no evidence for a clear association. The VHE gamma-ray emission is possibly associated with the lower energy gamma-ray source 3EG J0634+0521, a weak X-ray source 1RXS J063258.3+054857 and the Be-star MWC 148.

研究动机与目标

• 在复杂的麒麟座超新星遗迹/罗塞塔星云区域识别并表征一个新的超高能（VHE）伽马射线源。
• 调查新探测到的 VHE 源与其它波段已知天体之间可能的关联。
• 确定 VHE 辐射是否源于与分子云的强子相互作用，或源于电子加速的轻子过程。
• 评估麒麟座超新星遗迹作为宇宙射线加速器的作用，尤其是考虑到其已进入较高级演化阶段。

提出的方法

• 利用位于纳米比亚的 H.E.S.S. 切伦科夫望远镜阵列，在 100 GeV 至 50 TeV 能量范围内观测 13.5 小时，探测 VHE 伽马射线。
• 采用盲源搜索方法，源尺寸设为 0.11°，背景估计使用 0.5° 环形区域，应用标准与硬截断以优化灵敏度。
• 通过基于模型的相机图像分析独立验证源显著性。
• 将 VHE 源位置与多波段数据交叉比对：利用 NANTEN 12CO (J=1→0) 巡天数据获取分子云分布，ROSAT X 射线数据，以及 EGRET 源和 Be 型星的档案数据。
• 使用蒙特卡洛模拟建模点扩散函数，并评估源形态，得出源尺寸的 95% 置信上限为 2′。
• 将重建的能量谱拟合至幂律模型，并与 EGRET 和 HEGRA 数据比较，评估谱的一致性与变异性。

实验结果

研究问题

• RQ1 新探测到的 VHE 伽马射线源 HESS J0632+057 是否在空间上与 EGRET 源 3EG J0634+0521 或麒麟座超新星遗迹相关联？

主要发现

• 探测到一个新的点状 VHE 伽马射线源 HESS J0632+057，经试验校正后显著性为 5.3σ，位置为赤经 6h 32m 58.3s，赤纬 +5° 48′ 20″（J2000），统计误差 28″，系统误差 20″。
• 该源的能量谱与幂律模型一致，光子指数为 Γ = 2.53 ± 0.26（统计）± 0.20（系统），在 1 TeV 处的微分通量为 9.1 ± 1.7 ± 3.0 × 10⁻¹³ cm⁻² s⁻¹ TeV⁻¹。
• 未发现扩展辐射的证据；源尺寸在 95% 置信水平下被限制在 2′ 以内，与点状形态一致。
• VHE 源与 EGRET 源 3EG J0634+0521 的 95%–99% 置信区域空间一致，联合谱拟合得到的光子指数为 2.41 ± 0.06。
• 在 VHE 辐射峰值位置未发现显著分子云，尽管存在一个 CO 辐射云，距离 1.6 kpc，向东偏移约 1.5°，降低了强子相互作用的可能性。
• 弱 X 射线源 1RXS J063258.3+054857 位于误差圆内，随机重合概率仅为 0.1%，其低通量更符合强子情景而非轻子情景。