Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules

Publication des premiers résultats de H.E.S.S. II

2016-12-13T11:01:00Z

La Publication des premiers résultats de l'expérience H.E.S.S. II sur les noyaux actifx de galaxiev PKS 2155-304 et PG 1553+113 a été acceptée par le journal A&A. Cette publication est le fruit du travail de D. Sanchez en collaboration avec A. Taylor, D. zaborov, J.P. Lenain et C. Romoli.

The addition of a 28 m Cherenkov telescope (CT5) to the H.E.S.S. array extended the experiment's sensitivity to lower energies. The lowest energy threshold is obtained using monoscopic analysis of data taken with CT5, providing access to gamma-ray energies below 100 GeV. Such an extension of the instrument's energy range is particularly beneficial for studies of Active Galactic Nuclei with soft spectra, as expected for those at a redshift > 0.5. The high-frequency peaked BL Lac objects PKS 2155-304 (z = 0.116) and PG 1553+113 (0.43 < z < 0.58) are among the brightest objects in the gamma-ray sky, both showing clear signatures of gamma-ray absorption at E > 100 GeV interpreted as being due to interactions with the extragalactic background light (EBL). Multiple observational campaigns of PKS 2155-304 and PG 1553+113 were conducted during 2013 and 2014 using the full H.E.S.S. II instrument. A monoscopic analysis of the data taken with the new CT5 telescope was developed along with an investigation into the systematic uncertainties on the spectral parameters. The energy spectra of PKS 2155-304 and PG 1553+113 were reconstructed down to energies of 80 GeV for PKS 2155-304, which transits near zenith, and 110 GeV for the more northern PG 1553+113. The measured spectra, well fitted in both cases by a log-parabola spectral model (with a 5.0 sigma statistical preference for non-zero curvature for PKS 2155-304 and 4.5 sigma for PG 1553+113), were found consistent with spectra derived from contemporaneous Fermi-LAT data, indicating a sharp break in the observed spectra of both sources at E 100 GeV. When corrected for EBL absorption, the intrinsic H.E.S.S. II mono and Fermi-LAT spectrum of PKS 2155-304 was found to show significant curvature. For PG 1553+113, however, no significant detection of curvature in the intrinsic spectrum could be found within statistical and systematic uncertainties.

The paper can be found on the preprint server : https://arxiv.org/abs/1612.01843

The PKS 2155−304 excess map (left) and significance distribution (right) for events with reconstructed energy E < 100 GeV (H.E.S.S. II mono analysis, 2013–2014 data) Bottom : The distribution of θ^2 (squared angular distance to PKS 2155−304) for gamma-like events.

The energy spectrum of PG 1553+113 obtained from the H.E.S.S. II mono analysis (blue) in comparison with the contemporaneous Fermi-LAT data with an energy threshold of 0.1 GeV (red triangles and confidence band), 10 GeV (green band), and 50 GeV (purple band) and contemporaneous CT1–4 data (grey squares).

Characterizing the gamma-ray long-term variability of PKS 2155-304 with H.E.S.S. and Fermi-LAT

2016-10-12T07:54:34Z

Le blazar PKS 2155-304 a été longuement observé par les télescopes H.E.S.S. depuis le commencement de l'expérience, permettant d'accumuler des centaines d'heures de données sur 10 ans afin d'étudier le comportement de cet objet sur le long terme. Les blazars sont des objets très variables et l'étude de cette variabilité permet de mieux comprendre les mécanismes en jeu dans le jet de ces objets. La publication relative à ce travail à été acceptée par le journal Astronomy & Astrophysics et est le résultat du travail de thèse de Jill Chevalier.

Lien ArXiV : https://arxiv.org/abs/1610.03311

Studying the temporal variability of BL Lac objects at the highest energies provides unique insights into the extreme physical processes occurring in relativistic jets and in the vicinity of super-massive black holes. To this end, the long-term variability of the BL Lac object PKS 2155-304 is analyzed in the high (HE, 100 MeV < E < 300 GeV) and very high energy (VHE, E > 200 GeV) gamma-ray domain. Over the course of 9 yr of H.E.S.S observations the VHE light curve in the quiescent state is consistent with a log-normal behavior. The VHE variability in this state is well described by flicker noise (power-spectral-density index ß_VHE = 1.10 +0.10 -0.13) on time scales larger than one day. An analysis of 5.5 yr of HE Fermi LAT data gives consistent results (ß_HE = 1.20 +0.21 -0.23, on time scales larger than 10 days) compatible with the VHE findings. The HE and VHE power spectral densities show a scale invariance across the probed time ranges. A direct linear correlation between the VHE and HE fluxes could neither be excluded nor firmly established. These long-term-variability properties are discussed and compared to the red noise behavior (ß 2) seen on shorter time scales during VHE-flaring states. The difference in power spectral noise behavior at VHE energies during quiescent and flaring states provides evidence that these states are influenced by different physical processes, while the compatibility of the HE and VHE long-term results is suggestive of a common physical link as it might be introduced by an underlying jet-disk connection.

PKS 2155-304 - a Beethoven among blazars

2016-10-03T14:06:26Z

Dix ans d'observation d'un AGN par H.E.S.S. à l'honneur.

En Namibie, les télescopes H.E.S.S. détectent le rayonnement gamma de très haute énergie depuis plus de dix ans. PKS 2155-304, un noyau actif de galaxie, a été observé régulièrement par les télescopes, permettant de créer la plus longue courbe de lumière aux énergies du TeV pour cet objet. Une analyse temporelle détaillée, effectuée par l'équipe du LAPP, a permis d'étudier la variabilité de ce blazar afin de mieux comprendre l'origine de cette lumière gamma. Ces données au TeV ont été complétées par les données Fermi-LAT pour étendre l'étude au GeV de ce blazar.

Ce travail, bientôt publié dans la revue scientifique Astronomy & Astrophysics, est aujourd'hui la source du mois de l'expérience H.E.S.S.. Plus d'informations ici :https://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/...

C'est le résultat du travail de thèse de Jill Chevalier

Une source de rayonnement cosmique d'énergie inégalée découverte au centre de notre Galaxie

2016-03-18T15:27:03Z

En Namibie, les télescopes de l'expérience H.E.S.S. à laquelle contribue le LAPP, détectent indirectement le rayonnement cosmique depuis plus de dix ans et ont dressé une cartographie, en rayons gammas de très haute énergie, des régions centrales de notre Galaxie. L'analyse détaillée des dernières données recueillies, publiée dans Nature, permet aujourd'hui de découvrir l'origine d'une grande part de ce rayonnement cosmique : le trou noir super-massif situé au centre de notre Galaxie, qui accélèrerait des rayons cosmiques jusqu'à des énergies 100 fois plus élevées que celles atteintes par le plus grand accélérateur construit par l'homme, le LHC au CERN.

La Terre est en permanence bombardée de particules chargées de hautes énergies appelées rayons cosmiques. Il s'agit principalement de protons, de noyaux d'hélium et d'électrons. Ces particules étant chargées électriquement, elles sont déviées par les champs magnétiques de la Galaxie et il est impossible d'identifier les sources astrophysiques responsables de leur production. Heureusement ces rayons cosmiques interagissent avec la lumière et le gaz au voisinage de leur source et produisent alors des rayons gamma, particules de lumière qui se déplacent en ligne droite. Ceux d'entre eux qui atteignent notre atmosphère, produisent une gerbe de particules émettant une lumière très brève et ténue, la « lumière Tcherenkov ». De nombreuses sources de rayonnement cosmique ont donc pu être identifiées à l'aide de grands télescopes comme le réseau de télescopes H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), en Namibie, auquel contribue le LAPP.

On sait aujourd'hui que les particules du rayonnement cosmique jusqu'à des énergies d'environ 100 Téra électronvolts (10^12 eV) sont produites dans notre Galaxie les vestiges de supernova et les nébuleuses à vent de pulsar. Des sources extragalactiques peut-être les noyaux actifs d'autres galaxies ou les sursauts gamma produisent également des rayons cosmiques ayant des énergies beaucoup plus grandes. Mais quid des particules entre ces deux domaines, d'une énergie de quelques Peta-électronvolts (10^15 eV) ?

L'analyse détaillée de la région du centre galactique par H.E.S.S., pendant près de dix ans, et publiée aujourd'hui dans la revue Nature, permet enfin d'apporter des éléments de réponse. A 33 années-lumière du centre de notre galaxie, la Voie Lactée, une source fonctionnant sans interruption depuis au moins 1000 ans, accélère des protons jusqu'à des énergies voisines d'un Péta-électronvolt. Par analogie au Tevatron, premier accélérateur construit par l'homme à avoir atteint l'énergie d'un Téra-électronvolt, cette nouvelle classe d'accélérateurs cosmiques a été affublée du nom de Pévatron.

© Dr Mark A. Garlick/ HESS Collaboration
Vue d'artiste des nuages moléculaires géants entourant le centre
de la Galaxie.

Le centre de notre Galaxie abrite de très nombreux objets susceptibles de produire ces rayons cosmiques de haute énergie, dont en particulier un reste de supernova, une nébuleuse à vent de pulsars mais aussi un amas compact d'étoiles massives. Cependant, le trou noir supermassif au centre de la Galaxie, et appelé Sagitarius A*, est la source la plus plausible. A elle seule, cette source pourrait expliquer une grande partie du flux de rayons cosmiques observé sur Terre. Il reste tout de même beaucoup de choses à comprendre, en particulier plusieurs régions d'accélération sont envisageables, soit dans le voisinage immédiat du trou noir, soit plus loin, là où une fraction de la matière tombant sur le trou noir est réinjectée dans l'environnement.

H.E.S.S. et le LAPP

Le groupe d'astronomie gamma du LAPP est membre de la collaboration H.E.S.S. depuis 2007. Il a conçu et construit le système de focalisation et le système de déchargement de la caméra du grand télescope HESS-II. Il est responsable de la sécurité de la caméra. Le groupe est également fortement impliqué dans la calibration de l'instrument, le développement de méthodes de traitement et d'analyse des données. Coté scientifique, les chercheurs du LAPP travaillent sur des thématiques aussi diverses que la matière noire, les vestiges de supernova, les régions de formation d'étoiles ou encore les noyaux actifs de galaxie. Associés aux chercheurs d'autres laboratoires français (LAPTh, LUPM, LLR, etc ..) mais aussi internationaux (MPIK, etc...), le groupe est à la pointe scientifique de son domaine. Depuis quelques années, le groupe d'astronomie gamma s'implique également dans le projet CTA, futur réseau de télescopes d'astronomie gamma. Il travaille entre autre sur la mécanique des grands télescopes, le data-management et développe des techniques de calcul haute performance pour le traitement des données.

Photo des télescopes de HESS.

Contact : Gilles Maurin
Communiqué de presse du CNRS
CNRS press release
Article publié dans la revue Nature

Un trio extrêmement puissant dans le Grand Nuage de Magellan

2016-03-17T14:08:04Z

La collaboration H.E.S.S. a publié dans la revue Science la découverte de l'émission de rayons gamma depuis le Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine satellite de la Voie lactée. Cette émission, identifiée pour la première fois dans une autre galaxie, provient de trois objets d'origine stellaire : une nébuleuse à vent de pulsar, un vestige de supernova, ainsi qu'une "superbulle".

La nébuleuse de pulsar et le vestige de supernova, détectés dans le Grand Nuage de Magellan (GNM) avec H.E.S.S., sont plus énergétiques que les plus puissants de leurs homologues connus dans la Voie Lactée. Le taux de formation stellaire élevé dans le GNM a de toute évidence permis d'engendrer ce type de sources aussi extrêmes.

Ces résultats publiés aujourd'hui 23 janvier 2015 dans la revue Science [1] sont aussi le fruit des dernières quatre ans de travail au sein de l'équipe du LAPP et en particulier de Nukri Komin, aujourd'hui enseignant-chercheur à l'Université de Wits à Johannesburg (Afrique du Sud).

Plus d'information :

Internet :
L'expérience H.E.S.S. (www.mpi-hd.mpg.de/HESS)
L'alerte presse de l'IN2P3 (http://www.in2p3.fr/presse/communiq...)

Contact :
Dr. Giovanni Lamanna (directeur de recherche CNRS, responsable scientifique de l'équipe H.E.S.S. au LAPP)
E-mail : lamanna@lapp.in2p3.fr
Tel. : 0450091679

[1] « The exceptionally powerful TeV gamma-ray emitters in the Large Magellanic Cloud », H.E.S.S. Collaboration, Science, 23 janvier 2015. DOI : 10.1126/science.1261313

From Radio to TeV : The surprising Spectral Energy Distribution of AP Librae

2015-09-21T10:08:10Z

La seconde publication sur le noyau actif de galaxie Ap Librae a été acceptée par le journal MNRAS. Ce travail étend le premier (http://arxiv.org/abs/1501.05087) en modélisant l'émission de cette source de la radio au TeV. Cette publication est le fruit du travail de D. Sanchez au LAPP

Following the discovery of high-energy (HE ; E>10MeV) and very-high-energy (VHE ; E>100GeV) γ-ray emission from the low-frequency-peaked BL Lac (LBL) object AP Librae, its electromagnetic spectrum is studied over 60 octaves in energy. Contemporaneous data in radio, optical and UV together with the γ-ray data are used to construct the most precise spectral energy distribution of this source. The data have been found to be modeled with difficulties with single zone homogeneous leptonic synchrotron self-Compton (SSC) radiative scenarios due to the unprecedented width of the high-energy component when compared to the lower-energy component. The two other LBL objects also detected at VHE appear to have similar modeling difficulties. Nevertheless, VHE γ rays produced in the extended jet could account for the VHE flux observed by H.E.S.S. this paper can be found on the ArXiV server http://arxiv.org/abs/1506.00965

The 2012 flare of PG 1553+113 seen with H.E.S.S. and Fermi-LAT

2015-01-23T13:02:23Z

La Publication sur l'éruption du noyau actif de galaxie PG 1553+113 a été acceptée par le journal APJ. Ce travail est la première mesure de la distance d'une source avec H.E.S.S. et aussi un importante contrainte sur les effets de violation d'invariance de Lorentz. Cette publication est le fruit du travail de D. Sanchez au LAPP

Very high energy gamma-ray flaring activity of the BL Lac object PG 1553+113 has been detected by the H.E.S.S. telescopes. The flux of the source increased by a factor of 3 during the nights of 2012 April 26 and 27 with respect to the archival measurements with hint of intra-night variability. No counterpart of this event has been detected in the Fermi-LAT data. This pattern is consistent with VHE gamma ray flaring being caused by the injection of ultrarelativistic particles, emitting gamma rays at the highest energies. The paper can be found on the preprint server : arXiv:1501.05087.

Spectral energy distribution of PG 1553+113 in γ rays as measured by the Fermi- LAT and H.E.S.S. Red (blue) points and butterflies have been obtained during the flare (pre-flare) period. The Fermi and H.E.S.S. data for the pre-flare are not contemporaneous. H.E.S.S. data were taken in 2005-2006 while the Fermi data were taken between 2008 and 2012.

Lower limits on E QG,1 from linear dispersion

The high-energy gamma-ray emission of AP Librae

2015-01-12T09:21:22Z

La Publication sur noyau actif de galaxie AP Librae a été acceptée par le journal A&A. Cette publication est le fruit du travail de D. Sanchez

The γ-ray spectrum of the low-frequency-peaked BL Lac (LBL) object AP Librae is studied, following the discovery of very-high-energy (VHE ; E>100GeV) γ-ray emission up to the TeV range by the H.E.S.S. experiment. This makes AP Librae one of the few VHE emitters of the LBL type. The measured spectrum yields a flux of (8.8±1.5stat±1.8sys)×10−12 cm−2s−1 above 130 GeV and a spectral index of Γ=2.65±0.19stat±0.20sys. This study also makes use of \textitFermi-LAT, observations in the high energy (HE, E>100 MeV) range, providing the longest continuous light curve (5 years) ever published on this source. The source underwent a flaring event between MJD 56306-56376 in the HE range, with a flux increase of a factor 3.5 in the 14-day bin light curve and no significant variation in spectral shape with respect to the low-flux state. While the H.E.S.S., and (low state) Fermi-LAT fluxes are in good agreement where they overlap, a spectral curvature between the steep VHE spectrum and the Fermi-LAT, spectrum is observed. The maximum of the γ-ray emission in the spectral energy distribution is located below the GeV energy range.

The γ-ray SED of AP Librae from Fermi-LAT (blue circles) and H.E.S.S. (orange squares and butterfly power-law fit). For the quiescent state, the Fermi-LAT best-fit power-law (blue butterfly) has been extrapolated toward the H.E.S.S. energy range taking EBL absorption into account (dash-dotted line). The Fermi-LAT log- parabola fit is shown in gray, and its extrapolation taking the EBL absorption into account is shown in light gray. The flare SED as measured by Fermi-LAT is given by the red butterfly and open squares. The shorter and longer errors bars indicate statistical-only and the quadratic sum of statistical and systematic uncertainties, respectively

Flux above 300 MeV of Ap Librae during the flare detected by the Fermi-LAT with 14 days integra- tion time. The dashed gray line is the result of the fit with an asymmetric exponential profile plus a constant

Detection of TeV emission from the interaction region between the supernova remnant G349.7+0.2 and a molecular cloud

2015-01-07T08:32:03Z

La Publication sur le reste de supernova G349.7+0.2 a été acceptée par le journal A&A. Cette publication est le fruit du travail de C. Trichard et A. Fiasson.

G349.7+0.2 is a young Galactic supernova remnant (SNR) located at the distance of 11.5 kpc and observed across the entire electromagnetic spectrum from radio to high energy (HE ; 0.1 GeV < E < 100 GeV) gamma-rays. Radio and infrared observations indicate that the remnant is interacting with a molecular cloud. In this paper, the detection of very high energy (VHE, E > 100 GeV) gamma-ray emission coincident with this SNR with the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) is reported. This makes it one of the farthest Galactic SNR ever detected in this domain. The paper can be found on the preprint server : arXiv:1412.2251.


Gamma-ray spectrum of G349.7+0.2. The H.E.S.S. (blue) and Fermi-LAT (green) spectra are shown with their 68% CL bowtie. For the Fermi-LAT spectral points the statistical errors are marked green while the statistical errors including the systematic errors are grey. The H.E.S.S. points are given with their statistical errors only