Detection of gamma rays from the supernova remnant RX J0852.0-4622 with H.E.S.S.

Abstract

Es wird angenommen, dass schalenartige Supernova-Reste wesentlicheQuellen der galaktischen kosmischen Strahlung sind. Die Beschleunigungvon Teilchen in diesen Objekten kann mit hochenergetischerGammastrahlung (Energien zwischen 30GeV und 30TeV) nachgewiesenwerden.In dieser Arbeit wird die Beobachtung von Gammastrahlung desschalenartigen Supernova-Restes RX J0852.0-4622 beschrieben. DieseBeobachtungen wurden im Februar 2004 mit dem High Energy StereoscopicSystem (H.E.S.S.) durchgeführt. H.E.S.S., ein System von vierabbildenden Cherenkov Teleskopen, kann Gammastrahlung im Bereichzwischen 100GeV und einigen 10TeV nachweisen und ist zur Zeit dasleistungsfähigste Instrument in diesem Energiebereich.Die Emission von Gammastrahlung von RX J0852.0-4622 wurde mit einerSignifikanz von 12 sigma bei einer Belichtungszeit von 3.2hnachgewiesen. Die Morphologie der Emissionsregion ist ausgedehnt undkorreliert mit der Morphologie der Röntgenstrahlung. Eindifferenzielles Energiespektrum des Photonenflusses wurde im Bereichzwischen 0.5 und 10 TeV rekonstruiert. Das Spektrum folgt einemPotenzgesetz mit einem spektralen Index von etwa 2.1. Der integriertePhotonenfluss oberhalb von 1 TeV ist auf dem Niveau des Flusses desKrebsnebels. RX J0852.0-4622 ist daher eine der hellstenGammastrahlungsquellen am Himmel und der zweite Supernova-Rest dessenausgedehnte Gammastrahlungsemission nachgewiesen werden konnte.Gammastrahlung kann durch inverse Compton-Streuung vonrelativistischen Elektronen oder durch starke Wechselwirkungen vonProtonen mit dem interstellaren Material erklärt werden. Der erwarteteEnergiefluss von inverser Compton-Streuung an der kosmischenMikrowellenstrahlung wurde abgeschätzt. Dieser ist um einigeGrößenordnungen geringer als der beobachtete Wert. Daher ist eswahrscheinlich, dass die beobachtete Gammastrahlung ausProton-Wechselwirkungen stammt und RX J0852.0-4622 zur galaktischenkosmischen Strahlung beiträgt.

Shell-type supernova remnants are discussed to be a main source of thegalactic cosmic rays. Very high energy gamma rays (energies between30GeV and 30TeV) from these objects are tracers for the accelerationof particles. Up to now, only a limited number of supernova remnantswere observed in gamma rays. This work reports on the observations of gamma rays from theshell-type supernova remnant RX J0852.0-4622 carried out with the HighEnergy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in February 2004. H.E.S.S., asystem of four imaging Cherenkov telescopes, is dedicated to theobservation of gamma rays of energies between 100GeV and several tensof TeV and it is currently the most sensitive instrument in thisenergy range.Emission of gamma rays from RX J0852.0-4622 was detected with asignificance of 12 sigma within a live time of 3.2h. The morphologyof the emission region is clearly extended and correlated with themorphology of the X-ray emission. A differential energy spectrum ofthe photon flux between 0.5 and 10 TeV was reconstructed. It is foundto follow a power law with a spectral index of about 2.1. The integralphoton flux above 1 TeV is at the level of the Crab flux at theseenergies. Thus, RX J0852.0-4622 is one of the brightest gamma-raysources in the sky. RX J0852.0-4622 is the second supernova remnant ofwhich an extended gamma-ray morphology could be proved.The emission of gamma rays from shell-type supernova remnants can beexplained as being produced by accelerated electrons or protons. Theexpected energy flux due to inverse Compton scattering of relativisticelectrons on the cosmic microwave background was estimated and foundto be several orders of magnitude lower than the observed flux. Thus,it is likely that the observed gamma-ray emission is produced inproton interactions and that RX J0852.0-4622 contributes to theacceleration of galactic cosmic rays.