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Diffuse Gamma-Strahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit H.E.S.S. Kathrin Egberts Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg I Produktionsmechanismen.

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Präsentation zum Thema: "Diffuse Gamma-Strahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit H.E.S.S. Kathrin Egberts Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg I Produktionsmechanismen."—  Präsentation transkript:

1 Diffuse Gamma-Strahlung aus der galaktischen Ebene gemessen mit H.E.S.S. Kathrin Egberts Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung II Messung mit EGRET III Messung mit H.E.S.S. (2 Ansätze) IV Zusammenfassung und Ausblick

2 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg2 I Produktionsmechanismen diffuser Gamma-Strahlung Wechselwirkungen kosmischer Strahlung mit Materie und Strahlungsfeldern: – Protonen: 0 -Produktion – Elektronen: Bremsstrahlung Inverse Compton-Streuung (an CMB, Staub, Sternenlicht) Galaxie transparent für Gamma-Strahlung, diffuse Gamma-Emission line-of-sight-Integral über CR ( ISM bzw. Strahlungsfeld ) Lokalisierung dieser hochenergetischen Wechselwirkungen Informationen über Spektrum und Intensität der kosmischen Strahlung am Ort der Wechselwirkung

3 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg3 II Messung mit EGRET

4 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg4 II Messung mit EGRET Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope (EGRET) auf dem Compton Gamma-Ray Observatory Energiebereich: 30 MeV-30 GeV Energieauflösung: ~20-25% Gesichtsfeld: 0.6 sr Effektive Fläche: ~10³ cm² Winkelauflösung: 7° bei 35 MeV, 0.2° bei 10 GeV Hocheffiziente Untergrundunterdrückung durch Anti-Koinzidenz-Zähler

5 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg5 II Messung mit EGRET Was ist mit höheren Energien? Zahlenbeispiel: Krebs Nebel (Standardkerze im TeV-Bereich) bei 1TeV hat Zählrate von 1 Photon/Jahr*m² größere Detektorflächen!

6 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg6 III Messung mit H.E.S.S. Indirekte Detektion mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen: Primärteilchen produziert in der Atmosphäre einen Luftschauer Sekundärteilchen emittieren Cherenkov- Strahlung, die auf dem Boden von Cherenkov-Teleskopen eingefangen wird Problem der Untergrundunterdrückung (kosmische Strahlung)

7 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg7 III Messung mit H.E.S.S. Energiebereich: 100 GeV-100 TeV Energieauflösung: ~15% Gesichtsfeld: 5° Effektive Fläche: ~10 5 m² Winkelauflösung: 0.1° High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) – 4 abbildende Cherenkov- Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia

8 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg8 III Messung mit H.E.S.S. Energiebereich: 100 GeV-100 TeV Energieauflösung: ~15% Gesichtsfeld: 5° Effektive Fläche: ~10 5 m² Winkelauflösung: 0.1° High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) – 4 abbildende Cherenkov- Teleskope im Khomas-Hochland in Namibia 30 MeV-30 GeV ~20-25% 0.6 sr ( 1/6) ~10³ cm² ( 10 6 ) 7° bei 35 MeV, 0.2° bei 10 GeV

9 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg9 III Messung mit H.E.S.S. Problem des Untergrundes: 2 Ansätze Ansatz Nr. 1: –Zunächst: Untergrundsubtraktion bei Punktquellen: –Angewandt auf diffuse Emission: Annahme, dass an bestimmten Positionen keine Gamma-Emission Gesichtsfeld der Kamera On-Region Off-Region Signal = On - Off

10 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg10 III Messung mit H.E.S.S. Blick in die galaktische Ebene (–2° bis +2° galaktische Länge) mit Ansatz Nr. 1: Gamma-Emission aus den Bereichen von Molekülwolken (weiße Konturen) Zusammenhang zwischen diffuser Gamma-Emission und Molekülwolken

11 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg11 III Messung mit H.E.S.S. Ansatz Nr. 2: Modellierung des Untergrundes mit Monte Carlo-Simulationen: Benutze Variable mit großem Unterscheidungspotential und unterschiedlichen Verteilungen für Gammas und Hadronen Fitte r MC + s p MC an Daten (r,s freie Parameter) Fit (r MC + s p MC ) Simulierte Protonen (p MC ) Simulierte Gammas ( MC ) Daten Keine Annahme über Gamma-Fluß Aber: Abhängigkeit von Simulationen

12 Astroteilchenschule Obertrubach-Bärnfels, 8. Oktober 2007 Kathrin Egberts, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg12 IV Zusammenfassung und Ausblick EGRET hat diffuse Gamma-Strahlung bei Energien bis 30 GeV in der galaktischen Ebene detektiert Bei Energien im GeV-TeV Bereich kann Gamma-Strahlung mit abbildenden Cherenkov-Teleskopen gemessen werden H.E.S.S. hat diffuse Gamma-Strahlung mit Energien >100 GeV aus der galaktischen Ebene nachgewiesen, weitere Analysen stehen noch aus GLAST wird die Lücke im Spektrum zwischen EGRET und H.E.S.S. schließen


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