| Autor(en): |
Stefan Schlenker |
Titel: |
Very high energy gamma rays from the binary pulsar PSR B1259-63 |
| Gutachter: |
Hermann Kolanoski; Thomas Lohse; Werner Hofmann |
| Erscheinungsdatum: |
05.08.2005 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10044460)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Gammastrahlung: Beobachtung, Pulsare: individuell: PSR B1259-63, Detektoren: Cherenkov-Teleskope, Detektoren: Datennahmesystem |
| Schlagwörter (eng): |
Gamma-rays: observations, Pulsars: individual: PSR B1259-63, Instrumentation: Cherenkov telescopes, Instrumentation: Data acquisition |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Schlenker, Stefan:
Very high energy gamma rays from the binary pulsar PSR B1259-63;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 05.08.2005, urn:nbn:de:kobv:11-10044460
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| Abstract (ger): |
| Diese Arbeit beschreibt die Entdeckung von hochenergetischer
Gammastrahlung aus Richtung des Binaersystems PSR B1259-63 / SS
2883. Die Beobachtungen dieses Systems von einem Radio-Pulsar, der
sich auf einer stark exzentrischen Umlaufbahn um einen schweren und
hellen Stern befindet, wurden mit dem High Energy Stereoscopic System
(H.E.S.S.), einem System von abbildenden atmosphaerischen
Cherenkov-Teleskopen, in der ersten Haelfte des Jahres 2004
durchgefuehrt. Kosmische Gammastrahlen im Energiebereich zwischen 0.1
und 100 TeV erzeugen in der oberen Atmosphaere Luftschauer von
relativistischen Sekundaerteilchen, deren Cherenkov-Emission von den
Teleskopen des Systems nachgewiesen werden kann. Vor der Entdeckung
von TeV-Gammastrahlung aus Richtung von PSR B1259-63 galt dieses
System als ein aussichtsreicher Kandidat fuer die Beschleunigung von
geladenen Teilchen auf Energien oberhalb von 1 TeV. Es wurde
angenommen, dass die Wechselwirkung des relativistischen Pulsarwindes
mit dem Sternenwind des Begleitsterns massive Plasmaschocks erzeugt,
in denen die Beschleunigung erfolgt. Durch die H.E.S.S. Beobachtungen
wurde ein Signal von Photonen im TeV-Bereich mit einer statistischen
Signifikanz von ueber 13 sigma gemessen und somit wurde die
Beschleunigung von Teilchen auf TeV-Energien innerhalb des
Binaersystems erstmalig zweifelsfrei nachgewiesen. Das gemessene
Energiespektrum kann im zeitlichen Mittel mit einem Potenzgesetz mit
dem Photonenindex 2.7 +- 0.3 beschrieben werden. Diese Form des
Spektrums weist auf eine Erzeugung der Gammastrahlung durch inverse
Compton-Streuung von schock-beschleunigten Elektronen und Positronen
mit den Photonen der thermischen Strahlung von SS 2883 hin. Die
gemessene Variation des Flusses der Gammastrahlung auf einer Zeitskala
von Tagen ist bisher einmalig fuer eine galaktische Quelle von TeV
Photonen und ermoeglicht erstmalig Einblicke in die Dynamik der
Wechselwirkung eines Pulsarwindes mit einer sich aendernden Umgebung.
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| Abstract (eng): |
| This work reports on the discovery of very high energy (VHE) gamma-ray
emission of the binary system PSR B1259-63 / SS 2883, consisting of a
radio pulsar orbiting a massive, luminous star in a highly eccentric
orbit. The observations of the binary system in the first half of 2004
were performed with the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), a
system of imaging atmospheric Cherenkov telescopes, recently installed
in Namibia and in full operation since December 2003. The instrument
collects the Cherenkov light emitted by air showers which are induced
by the interaction of cosmic gamma-rays with the upper
atmosphere. This technique allows to detect gamma-rays with energies
ranging from 10^11 to 10^14 electron Volts, and to reconstruct their
direction and energy with an angular resolution of less than 0.1° and
energy resolution of better than 20%, respectively. Prior to the
detection of VHE gamma-rays from PSR B1259-63, the system served as a
candidate for the acceleration of particles to TeV energies. The
acceleration is believed to take place in plasma shocks produced by
the interaction of the relativistic pulsar wind with the massive
stellar winds of the companion star. The VHE gamma-ray signal from the
binary system was detected with a total significance above 13
sigma. This detection provides the first unambiguous evidence for
particle acceleration to multi-TeV energies in this binary system. The
measured time-averaged energy spectrum can be described by a power law
with a photon index 2.7 +- 0.3 suggesting that the emission is
produced by inverse Compton scattering of shock-accelerated electrons
and positrons on the thermal photons emitted by SS 2883. The gamma-ray
flux was found to vary significantly on timescales of days which makes
PSR B1259-63 the first variable galactic source of VHE gamma-rays
observed so far and gives valuable insights into the dynamics of
pulsar winds interacting with a changing environment.
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