| Autor(en): |
Thomas Hengstebeck |
Titel: |
Measurement of the energy spectrum of the BL Lac object PG1553+113 with the MAGIC telescope in 2005 and 2006 |
| Gutachter: |
Thomas Lohse; Claus Grupen; Hermann Kolanoski |
| Erscheinungsdatum: |
01.06.2007 |
| Volltext: |
pdf
(urn:nbn:de:kobv:11-10078637)
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| Fachgebiet(e): |
Physik |
| Schlagwörter (ger): |
Absorption, Physik, Cherenkov, Astronomie, Astrophysik, Gammastrahlung, Aktiver, Galaktischer Kern, AGN, Blazar, Rotverschiebung, Photon-Photon, Extragalaktisches Hintergrundlicht, EBL, g/h-Separation, Random Forest, Krebsnebel, PG1553+113 |
| Schlagwörter (eng): |
Cherenkov, physics, astronomy, astrophysics, gamma radiation, Active, Galactic Nucleus, AGN, blazar, redshift, photon-photon absorption, Extragalactic Background Light, EBL, g/h-separation, Random Forest, Crab Nebula, PG1553+113 |
| Einrichtung: |
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Zitationshinweis: |
Hengstebeck, Thomas:
Measurement of the energy spectrum of the BL Lac object PG1553+113 with the MAGIC telescope in 2005 and 2006;
Dissertation,
Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I , publiziert am 01.06.2007, urn:nbn:de:kobv:11-10078637
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| Abstract (ger): |
| In dieser Doktorarbeit wurden im Rahmen des MAGIC Experimentes neue
Datenanalysemethoden implementiert, die sich insbesondere fuer die
Analyse von Ereignissen niedriger Gammastrahlungsenergie eignen. Die
Methoden konnten erfolgreich in Monte Carlo Studien getestet und auf
Beobachtungsdaten des Krebsnebels und der extragalaktischen
Gammastrahlungsquelle PG1553+113 angewandt werden.
Diese Methoden reichen von ''image cleaning'' Techniken und der
Nutzung neuer Bildparameter bis zu fortgeschrittenen
g/h-Separations- und Energieabschaetzungsverfahren. Zum ersten Mal
wurden die Vorteile von Klassifikations- und Regressionsbaeumen in
der Gamma-Astrophysik ausgenutzt, um existierende klassische
Methoden zu verbessern.
Die Analyse - getestet an Monte Carlo Daten - bewies ihre
Zuverlaessigkeit bei der Untersuchung der Gammastrahlungsemission
des Krebsnebels, wobei ein hochsignifikanter Exzess im
Energiebereich unterhalb 100 GeV in nur 1.7 h nachgewiesen werden
konnte. Die Analyse von Daten des BL Lac Objekts PG1553+113 ergab
signifikante Exzesse fuer Beobachtungen in den Jahren 2005 und 2006.
Das kombinierte alpha-Histogramm zeigt ein Signal mit einer
Signifikanz, die 8 sigma ueberschreitet. Bei der weiteren Analyse
konnte ein differentielles Energiespektrum fuer die kombinierten
Daten aus den Jahren 2005 und 2006 erstellt werden. Der integrale
Fluss oberhalb von 200 GeV wurde wie folgt bestimmt: F(> 200 GeV) =
(1.7+-0.3) 10^(-12)/(cm^2 s), der spektrale Index betraegt Gamma =
3.6+-0.3. Dieses Spektrum konnte daraufhin verwendet werden, um die
(unbekannte) Rotverschiebung von PG1553+113 auf z<0.68 (2 sigma
Konfidenzniveau) einzuschraenken. Mit einem einfachen SSC
(synchrotron self-Compton) Modell konnte die elektromagnetische
Emission von PG1553+113 vom optischen bis zum hochenergetischen VHE
Energiebereich beschrieben werden. Wie aufgrund frueherer Analysen
anderer Blazare erwartet, konnte ein Verhaeltnis zwischen
Elektronen-Energiedichte und magnetischer Energiedichte signifikant
groesser als 1 abgeleitet werden.
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| Abstract (eng): |
| In this thesis new data analysis methods for the MAGIC experiment
were implemented, which are especially suited for the investigation
of low energy gamma-ray events. They were successfully tested by
means of Monte Carlo studies and applied to observational data of
the Crab Nebula and of the extragalactic gamma-ray source
PG1553+113.
These methods extend from image cleaning techniques and the
utilization of new image parameters to sophisticated g/h-separation
and energy estimation approaches. For the first time in gamma-ray
astrophysics the advantages of classification and regression trees
were exploited in order to improve existing `classical'' methods.
The analysis procedure - tested on Monte Carlo data - was
demonstrated to be reliable in the investigation of the Crab Nebula
gamma-ray emission yielding a significant excess in the energy range
below 100 GeV in only 1.7 h observation time. The analysis of data
taken on the BL Lac PG1553+113 yielded significant excesses for both
years 2005 and 2006. The combined alpha histogram shows a signal in
excess of 8 sigma. In the further analysis a spectrum could be
derived for the combined data sets of 2005 and 2006. The integral
flux above 200 GeV could be derived as F(> 200 GeV) = (1.7+-0.3)
10^(-12)/(cm^2 s), the power-law index was measured to be Gamma =
3.6+-0.3. This spectrum was used to constrain the redshift z of
PG1553+113 with the result z<0.68 (2 sigma confidence level). A
simple SSC (synchrotron self-Compton) model is able to fit the broad
band spectral energy distribution (SED) extending from the optical
to the gamma-ray region reasonably well, especially if a low EBL
density level is assumed. As expected from the multi-wavelength
investigations of various blazars, a ratio between electron energy
density and magnetic field energy density significantly larger than
1 was obtained.
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