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ARGO-YBJ 实验对银河系内甚高能伽马射线源观测结果介绍

ARGO-YBJ 实验对银河系内甚高能伽马射线源观测结果介绍. 陈松战 中科院高能物理研究所 中国物理学会高能物理分会 @ 武汉， 2014 年 4 月 20 日. 内容. 1. 伽玛射线源观测现状 2. ARGO-YBJ 实验介绍 3. 北天区伽马射线扫描 4. 河内伽玛射线源观测 5. 总结 6. 展望. 1. 伽玛射线源观测现状. 甚高能 (>100GeV) 伽玛射线， 新的天文窗口，示踪 相对论性粒子加速 , 探究极端天体物理条件下的物理现象 。 (1989- 至今 ) 150 甚高能 伽马源 :

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ARGO-YBJ 实验对银河系内甚高能伽马射线源观测结果介绍

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  1. ARGO-YBJ实验对银河系内甚高能伽马射线源观测结果介绍ARGO-YBJ实验对银河系内甚高能伽马射线源观测结果介绍 陈松战 中科院高能物理研究所 中国物理学会高能物理分会@武汉，2014年4月20日

  2. 内容 • 1. 伽玛射线源观测现状 • 2. ARGO-YBJ实验介绍 • 3. 北天区伽马射线扫描 • 4. 河内伽玛射线源观测 • 5. 总结 • 6. 展望

  3. 1. 伽玛射线源观测现状 • 甚高能(>100GeV)伽玛射线，新的天文窗口，示踪相对论性粒子加速,探究极端天体物理条件下的物理现象。 • (1989-至今) 150甚高能伽马源: • 河内: 脉冲星风云、超新星遗迹、X射线双星 • 河外：活动星系核、星爆星系

  4. 脉冲星风云 时间演化 空间演化 A&A 548, A46 (2012)

  5. 超新星遗迹 年轻的SNR 中年或老的SNR Science 339, 807 (2013)

  6. X射线双星

  7. ARGO-YBJ MAGIC VERITAS HESS FOV TeV伽马射线探测手段 • IACTs, 如H.E.S.S., VERITAS, MAGIC, CANGAROO • 视场3~5deg ，工作时间~10% ， • 无法大天区扫描，无法观测大扩展源，无法长期连续观测 • EAS 阵列，如Tibet, Milagro, ARGO-YBJ， • 大视场 ~2sr，全天侯~100%

  8. 2. ARGO-YBJ 探测器 99 m 74 m Number of Fired Strips 8 Strips (6.5 x 62 cm2) for each Pad 10 Pads (56 x 62 cm2)‏ for each RPC 1 CLUSTER = 12 RPC (43 m2)‏ 78 m 111 m RPC 4300m a.s.l. Tibet/China

  9. 有效运行时间 • 运行时间: 2007年11月至2013年2月 • 有效曝光时间: 1670 天 • 平均占空比 86%

  10. 月影监测数据质量 Npad>100, 86 s.d. 10 s.d. 每月 角分辨率

  11. 标准烛光 Crab Nebula • 0.3-20 TeV 能谱测量与其他实验结果较好吻合 • Npad>100, 角分辨率0.7度。 • 5年累积灵敏度 24% Crab SED PSF

  12. 3. 全天区扫描结果 • 6 个源>5 σ,4个河内源 • 5 hotspots，4个在银道面 σ=1.02 Mean=0.002 b=±5º

  13. 内银道面 Npad>20 J2021+4038 Circles TeV sources Stars GeV sources J1839-0627 J1907+0627 J1912+1026 J2031+4157 J1910+0720 J1841-0332 Npad>100

  14. ARGO-YBJ星表 ApJ 779:27 （2013）

  15. Upper limit • 北天区观测伽马射线能量 0.64-2.4 TeV • 在北天区给出目前世界上最好的流强上限，9%-44% Icrab ApJ 779:27 （2013）

  16. 4. Cygnus Cocoon • 认证了 ARGO J3031+4157为 Cygnus Cocoon，第一个发现伽马射线的Superbubble • IACT无法测量！ • 强子起源，强子能量 1.5x1050 ergs，Ec=150TeV Science 334, 1103 (2011) To be submitted to ApJ

  17. Mystery MGRO J2019+37 • MGRO J2019+37 80% Icrab@12TeV. • 在TeV消失 • 变源？ • 特殊能谱结构？ Milagro 12TeV ApJL 658：L33 （2007） ARGO-YBJ 1TeV ApJL 745：L22 （2012）

  18. MGRO J2019+37? INTEGRAL IBIS 20-200keV (10 years data) XMM-newton 0.3-10keV Fermi >10GeV (4 years data) arXiv:1403.6338(2014)

  19. 扩展源观测 MGRO J1908+06，PWN，流强为0.7 Icrab，为IACT 3~4倍 HESS J1841-055，未认证源，流强为1.3 Icrab，为HESS 3.2±0.4倍 HESS J1912+101，PWN，流强为0.23 Icrab，为HESS 2.5±0.8倍. ApJ 760:110 (2012) ApJ 767:99 （2013） ApJ 779:27 （2013）

  20. ARGO J1910+0720 • 临近 HESS J1908+063 • MGROJ1908+06 • SWIFT J1910.8+0739 • 大质量X射线双星 • 7kpc • period=4.4day • 新源 or 涨落！ HESS ARGO-YBJ

  21. 银道面弥散伽马辐射 宇宙线与星系际气体和辐射场作用产物. 可能有暗物质湮灭贡献. Inverse Compton p0-decay Bremsstrahlung

  22. 空间结构测量

  23. 能谱测量 首次在TeV能区测量到弥散伽马信号！ To be submitted to ApJ

  24. 5. 总结 • ARGO-YBJ连续稳定运行5年，积分灵敏度为24%~1Crab，对北天区扫描，观测到6个TeV源和5个候选，对北天区扫描给出目前世界上最好的流强上限。 • 认证ARGO J3031+4157, 这可能是首个TeV superbubble 伽马射线源。 对0.3度以上扩展源观测都明显高于IACT，说明IACT在观测扩展源时有明显低估现象。 首次对内银道面的TeV辐射给出测量 。 • ARGO-YBJ观测结果显示了大视场、全天候探测器在伽马天文观测中的重要作用，目前唯一不足的就是灵敏度。

  25. 6. 展望 • Past EAS arrays (before 2014) Tibet ASr: 1990-2008 Milagro: 1999-2008 ARGO-YBJ: 2006-2013 50~200% Icrab • Nearly future EAS arrays (~2014) Tibet ASr+MD, HAWC ~10% Icrab • Future EAS arrays (~2018?) LHAASO ~1% Icrab, 0.3~1000 TeV ~100% Icrab ~10% Icrab ~1% Icrab

  26. 河内伽马射线源展望 • 能量>30TeV打开一个新的窗口，对SNR、PWN的认识会更深刻、更全面。 • 发现扩展度比较大的扩展源，可能发现新的种类源。 • 对银道面在10TeV以上弥散给出细致结构测量，研究宇宙线起源空间分布。 • 对变源X射线双星给出完整的周期测量。

  27. Thanks for your attention!

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