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Fiche détaillée Thèses
Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc (19/12/2006), Agnieszka Jacholkowska (Dir.)
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Recherche du Rayonnement Gamma Diffus Galactique Autour de 100 GeV dans l'Expérience à Effet Tcherenkov Atmosphérique CELESTE
Richard Britto1

L'étude de l'émission diffuse galactique est un sujet d'intérêt majeur en astronomie gamma au-delà du GeV pour l'étude des rayonnements cosmiques chargés de notre Galaxie. Face au peu de mesures au-dessus de 10 GeV, nous avons recherché la composante gamma diffuse dans les données hors-source (OFF) de CELESTE, premier télescope à effet Tcherenkov atmosphérique à avoir un seuil en énergie en-dessous de 100 GeV. La production et l'étude de simulations Monte-Carlo de gamma ont permis de valider l'accord entre les simulations et les données, et d'estimer la sensibilité de CELESTE aux gamma diffus. Afin de rechercher le rayonnement gamma diffus, essentiellement localisé aux faibles latitudes galactiques, nous avons entrepris une analyse de lots de données OFF, réalisant ainsi une association par paires OFF / OFF. Une première étape a consisté à vérifier l'absence d'effet systématique significatif en comparant paire par paire deux OFF pris à des dates différentes dans des régions de hautes latitudes galactiques où aucun signal gamma diffus n'était décelable, et sélectionnés selon des critères de stabilité de l'acquisition et de l'atmosphère, pour des pointés identiques. La deuxième étape, visant à rechercher un excès d'événements dans le plan galactique, a consisté à associer en paires les OFF de la nébuleuse du Crabe dont l'un des membres est situé à une latitude |l| < 2°, et l'autre à une latitude |l| = 10°. La soustraction OFF-OFF des données après coupures d'analyse sur des variables construites sur des propriétés géométriques et temporelles du front d'onde Tcherenkov, permettait ainsi la discrimination entre les candidats électromagnétiques et hadroniques. La région sondée était donc celle de l'anticentre galactique. Nous avons obtenu 7 paires, soit 108 min de données. Une limite supérieure à 95 % de niveau de confiance a été établie à 100 GeV, correspondant au flux limite intégral phi (E=100 GeV) = 6,6 x 10^-3 m^-2 s^-1 sr^-1.
1 :  LPTA - Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules
astronomie gamma – CELESTE – émission diffuse galactique – rayons cosmiques – effet Tcherenkov atmosphérique – simulations Monte-Carlo – analyse de données – variable discriminante composée
http://www.lpta.univ-montp2.fr/users/britto/

Search for Galactic diffuse gamma-ray emission around 100 GeV with the CELESTE atmospheric Cherenkov detector
The physics of the Galactic diffuse emission is an important topic in GeV gamma-ray astronomy as it allows the study of charged cosmic rays in our Galaxy. As there are only few measurements above 10 GeV, we have searched for these diffuse emission in the OFF-source data of the CELESTE experiment, which is the first atmospheric Cherenkov detector with an energy threshold below 100 GeV. The production and study of a large set of Monte Carlo simulations showed the simulation/data compatibility for gamma rays and allowed estimations of the CELESTE sensitivity of diffuse gamma-ray radiation. With the intent of detecting Galactic diffuse gamma-rays mostly located at low Galactic latitudes, we performed the analysis of some CELESTE OFF source data, comparing data taken near the Galactic plane with data taken away from the Galactic plane. Data used in this study was selected with criteria based on atmospheric and acquisition stability. A first step in this analysis was to verify that there is no significant systematic effect in the OFF / OFF pair association of high Galactic latitudes data taken at different dates but at the sames local coordinates in the sky. A second step was to perform OFF-OFF analysis with other OFF acquisitions taken at different dates to search for an event excess from the data acquisitions the nearest to the Galactic equator. Since models and extrapolations from fluxes measured at lower energies predict a rather low signal, we used an analysis method based on a composed discriminant variable---based on the geometric and timing properties of the Cherenkov wavefront---to improve the sensitivity of the instrument to discriminate between signal and background events. With 108 min of data in the Galactic anticentre region, an upper limit with a 95 % C.L. was provided at 100 GeV, giving a limited integral flux of the Galactic gamma-ray diffuse emission: phi (E=100 GeV) = 6.6 x 10^-3 m^-2 s^-1 sr^-1.
gamma-ray astronomy – CELESTE – Galactic diffuse emission – cosmic rays – Cherenkov atmospheric effect – Monte Carlo simulations – data analysis – composed discriminant variable

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