A time dependent search for neutrino emission from microquasars with the ANTARES telescope
Résumé
The ANTARES collaboration has successfully built, deployed and is currently operating an underwater Cherenkov detector dedicated to high energy neutrino astronomy. The primary aim of the experiment is to detect cosmic sources of neutrinos in order to reveal the production sites of cosmic rays. Among the sources likely to be signi cant sources of neutrinos are those accelerating relativistic jets, like gamma ray bursts, active galactic nuclei and microquasars. Microquasars are binary systems formed by a compact object accreting mass from a companion star. The mass transfer causes the emission of X-rays, whereas the onset of magnetic forces in the accreting plasma can cause the acceleration of relativistic jets, which are observed by radio telescopes via their non-thermal synchrotron emission. In some systems, a correlation between X-ray and radio light curves indicates an interplay between accretion and ejection respectively. Some microquasars are also high energy and very high energy gamma ray emitters. In this thesis, a time dependent search for neutrino emission from microquasars was performed with a multi-messenger approach (photon/neutrino). The data from the X-ray monitors RXTE/ASM and SWIFT/BAT, and the gamma-ray telescope FERMI/LAT were used to select transient events in which the source was supposed to accelerate relativistic jets. The restriction of the analysis to the ejection periods allows a drastic reduction of atmospheric muon and neutrino background, and thus to increase the chances of a discovery. The search was performed with the ANTARES data taken between 2007 and 2010. Statistical analysis was carried out using an unbinned likelihood method based on a likelihood ratio test. The cuts for the event selection were optimized in order to maximize the chance of a discovery. As no neutrino signal was observed in correlation with these microquasars, upper limits on the neutrino uxes of the microquasars under study were calculated and compared with some models of neutrino production in these objects.
La Collaboration ANTARES exploite actuellement un détecteur sous-marin Cherenkov d édi é a l'astronomie neutrino de haute énergie. Le but principal de cette expérience est de d détecter les sources cosmiques de neutrinos, a n de r ev eler les sites de production des rayons cosmiques. Parmi les sources candidates gurent celles o u a lieu l'acc el eration de ces rayons cosmiques dans les jets relativistes, comme les noyaux actifs de galaxie, les sursauts gamma et les microquasars. Les microquasars sont des syst émes stellaires binaires form es par un objet compact accr étant la mati ere d'une étoile compagnon. Ce transfert de masse est responsable de l' emission de rayons X, tandis que les forces magn etiques du plasma d'accr étion peuvent causer la cr éation de jets relativistes qui sont observ es par des t télescopes radio grâce au rayonnement synchrotron non thermique émis par les particules charg ées acc el er ees dans ces jets. Dans certains syst emes, la corr élation entre les courbes de lumi ere des rayons X et les courbes radio indique une interaction forte entre accr etion et ejection. Certains microquasars emettent egalement des rayons gamma de haute et tr es haute energie (jusqu' a quelques dizaines de TeV). Dans ce travail de th ese, une recherche d' émission de neutrinos provenant de microquasars a ét é conduite avec une approche multi-messager (photon/neutrino). Les données des satellites RXTE/ASM et SWIFT/BAT, ainsi que du t elescope gamma FERMI/LAT ont et e etudi ées a n de s sélectionner les périodes dans lesquelles se produisent les jets relativistes. La restriction de l'analyse des neutrinos aux phases d' éjection permet de r réduire drastiquement le bruit de fond de neutrinos et de muons atmosph èriques et ainsi d'augmenter les chances de d écouverte d'une source cosmique de neutrinos. Les recherches ont et e effectué a partir des donn ées ANTARES obtenues entre 2007 et 2010. Une analyse statistique a et e faite en utilisant une m ethode \unbinned" bas ee sur le test du rapport de vraisemblance. Les coupures de s élection des év enements ont et e optimisés a partir de simulations Monte Carlo a n de maximiser les chances de ddécouverte. Comme aucun signal de neutrinos n'a et e observé en corrélation avec ces microquasars, des limites sup erieures sur les ux de neutrinos produits dans ces microquasars ont et e calcul ées et confront ées avec des modèles de production de neutrino dans ces objets.
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