Etude des propriétés spectrales et de la variabilité de l'emission gamma supérieure à 250 GeV des noyaux actifs de galaxies de type blazar observés dans le cadre de l'expérience C.A.T. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Etude des propriétés spectrales et de la variabilité de l'emission gamma supérieure à 250 GeV des noyaux actifs de galaxies de type blazar observés dans le cadre de l'expérience C.A.T.

Résumé

After briefly recalling the physics addressed by very high-energy y-ray astronomy, the C.A.T. ("Cerenkov Array at Thémis") imaging telescope is presented, with emphasis on recent calibration results, which is an important aspect of atmospheric Cherenkov detectors: no direct calibration is possible, and an understanding of the telescope requires a continual comparison of the results derived from numerical calculations with real data, including in particular those taken on the Crab nebula (standard candle). The ^y-ray signalextraction procedure and the spectral reconstruction method are explained in detail, checked, and validated this way. Then, the results obtained for the blazars Markarian 501 and Markarian 421 are given: correlation between X-ray (> keV) and TeV gamma-ray emissions is proven for both sources; rapid TeV variability is observed, sometimes within a few hours in the case of Markarian 421; Markarian 501 appears, however, more extreme: its maximum power output lies around 500 GeV, and a spectral hardening is observed for the most flaring periods. These results support the recent spectral sequence proposed for the blazar class unification; they suggest a very compact emission zone (N10-3 parsec), propagating with relativistic motion at the base of the radio jets of these objects, and containing a unique population of electrons responsible for the non-thermal multi-wavelength observed emission. A Synchrotron Self-Compton model is succesfully applied to the data taken on Markarian 501 in April 1997. Finally, the search for a gamma-ray signal from 20 other blazars is presented, and an upper limit to their TeV emission is established.
Après un rappel des principaux enjeux de l'astronomie y des hautes énergies, l'imageur C.A.T. ("Cerenkov Array at Thémis") est présenté, l'accent étant mis sur les résultats récents de calibration, qui est un aspect particulièrement délicat des détecteurs à effet Tcherenkov atmosphérique: aucune calibration directe n'étant possible, la maîtrise du télescope doit passer par une confrontation constante des résultats obtenus sur la base de modélisations numériques et de données réelles, dont celles prises sur la source de référence qu'est la nébuleuse du Crabe. Au fil de leur présentation, les procédures d'extraction du signal gamma et de reconstruction de spectres sont ainsi testées et validées. Les résultats d'observation des blazars Markarian 501 et Markarian 421 sont ensuite exposés: une corrélation entre l'émission de rayons X (> keV) et de gamma au TeV est établie pour ces deux sources; au TeV, une rapide variabilité est observée, parfois à l'échelle de l'heure pour Markarian 421; Markarian 501 apparaît cependant plus extrême: son maximum de puissance est atteint vers 500 GeV, et un durcissement spectral est mis en évidence lors des sursauts les plus intenses. Tous ces résultats consolident la séquence spectrale récemment proposée pour unifier la classe des blazars; ils suggèrent une zone d'émission très compacte (N10-3 parsec), se propageant à vitesse relativiste à la base des jets radio de ces objets, et contenant une unique population d'électrons responsables de l'émission non thermique observée sur un large domaine de longueur d'onde. Un modèle de type Synchrotron Self-Compton est appliqué avec succès aux données prises sur Markarian 501 en Avril 1997. Enfin, la recherche de signal en provenance de 20 autres blazars candidats au TeV est entreprise, et aboutit à une limite supérieure à l'émission gamma de chacun d'eux.
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Dates et versions

tel-00002448 , version 1 (21-02-2003)

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  • HAL Id : tel-00002448 , version 1

Citer

Frédéric Piron. Etude des propriétés spectrales et de la variabilité de l'emission gamma supérieure à 250 GeV des noyaux actifs de galaxies de type blazar observés dans le cadre de l'expérience C.A.T.. Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Paris Sud - Paris XI, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002448⟩
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