A Detailed Study of the Supernova Remnant RCW 86 in TeV gamma-rays

Detaillierte Analyse der TeV-Gammastrahlung des Supernovaüberrests RCW 86

  • A detailed study of the supernova remnant RCW 86 is presented. RCW 86 encountered a shell- like structure in radio, X-rays and optical, whereas in the discovery paper of RCW 86 in the very high energy regime the structure could not be confirmed. In this thesis for the first time the shell was resolved in the very high energy gamma rays. The shell width was determined to be 0.125° ±0.014°, the radius to be 0.194° ±0.016° and the center to be −62.433° ±0.014° in declination and 220.734° ± 0.016° in rectascension. The spectral analysis was performed for the whole SNR and for the south-east part, which is more pronounced in X-rays separately. But the results were comparable within errors. AdditiA detailed study of the supernova remnant RCW 86 is presented. RCW 86 encountered a shell- like structure in radio, X-rays and optical, whereas in the discovery paper of RCW 86 in the very high energy regime the structure could not be confirmed. In this thesis for the first time the shell was resolved in the very high energy gamma rays. The shell width was determined to be 0.125° ±0.014°, the radius to be 0.194° ±0.016° and the center to be −62.433° ±0.014° in declination and 220.734° ± 0.016° in rectascension. The spectral analysis was performed for the whole SNR and for the south-east part, which is more pronounced in X-rays separately. But the results were comparable within errors. Additionally a power-law with an exponential cut off described the spectra best with the parameters: an spectral index of 1.50±0.28, a cut-off energy of (2.69±0.99 TeV) and an integral flux above 1 TeV of (6.51 ± 2.69) · 10−12 cm−2 s −1 . The study of the correlation of the X-ray and VHE γ-ray data of RCW 86 was hampered by the poor angular resolution of the VHE data. Therefore detailed studies of the Richardson-Lucy deconvolution algorithm have been performed. The outcome is, that deconvolution techniques are applicable to strong VHE γ-ray sources and that fine structure well below the angular resolution can be studied. The application to RX J1713-3946, the brightest SNR in the VHE regime, has shown, that the correlation coefficient of the X-ray data and the VHE data of is stable down to 0.01° and has a value of 0.85 . On the other side the significance of the data set is not sufficient in the case of RCW 86 to apply the deconvolution technique.show moreshow less
  • In dieser Dissertation wird eine detaillierte Studie des Supernovaüberrestes RCW 86 präsentiert. RCW 86 weist eine Schalenstruktur im Radio-, Röntgen- und im optischen Wellenlängenbreich auf. In der Gammastrahlungsastronomie allerdings konnte dies noch nicht bewiesen werden. In dieser Dissertation wurde zum ersten Mal die Schalenstruktur in der Gammastrahlungastronomie aufgelöst. Die Breite der Schale wurde zu 0.125° ± 0.014°, der Radius zu 0.194° ± 0.016° und das Zentrum zu −62.433° ±0.014° in Deklination und 220.734° ±0.016° in Rektaszension bestimmt. Die spektrale Analyse wurde für den süd-östlichen Teil und auch die Gesamtheit des Supernovaüber- rests durchgeführt. Innerhalb der Fehler wIn dieser Dissertation wird eine detaillierte Studie des Supernovaüberrestes RCW 86 präsentiert. RCW 86 weist eine Schalenstruktur im Radio-, Röntgen- und im optischen Wellenlängenbreich auf. In der Gammastrahlungsastronomie allerdings konnte dies noch nicht bewiesen werden. In dieser Dissertation wurde zum ersten Mal die Schalenstruktur in der Gammastrahlungastronomie aufgelöst. Die Breite der Schale wurde zu 0.125° ± 0.014°, der Radius zu 0.194° ± 0.016° und das Zentrum zu −62.433° ±0.014° in Deklination und 220.734° ±0.016° in Rektaszension bestimmt. Die spektrale Analyse wurde für den süd-östlichen Teil und auch die Gesamtheit des Supernovaüber- rests durchgeführt. Innerhalb der Fehler waren beide Ergebnisse konsistent. Es stellte sich heraus, dass das Potenzgesetz mit exponentieller Abschwächung die Daten am Besten beschreibt. Die Pa- rameter sind hierbei: ein spektraler Index von 1.50±0.28, eine Abknickenergie von (2.69±0.99 TeV) und ein integraler Fluss oberhalb von 1 TeV von (6.51 ± 2.69) · 10−12 cm−2 s −1 . Die Korrelationsuntersuchungen zwischen Röntgen- und Gammastrahlung von RCW 86 wurde durch die schlechte Winkelauflösung der Gammastrahlungsdaten behindert. Aus diesem Grund wurde eine detaillierte Studie des Richardson-Lucy Algorithmus durchgeführt. Das Ergebnis zeigte, dass die Entfaltung auf starke Gammastrahlungsquellen angewendet werden kann und deutlich kleinere Strukturdetails als durch die Auflösung der Gammastrahlung möglich untersucht werden können. Die Anwendung der Entfaltung auf den stärksten Supernovaüberest RX J1713-3946 im Gammastrahlungsbereich zeigte, das die Korrelation zwischen Röntgen- und Gammastrahlung bis zu Strukturgrössen von 0.01° stabil ist. Auf der anderen Zeite zeigte sich, dass die Signifikanz im Fall der Datenlage von RCW 86 nicht ausreichend ist um die Methodik der Entfaltung hier anwenden zu können.show moreshow less

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Metadaten
Author:Sebastian Heinz
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-32494
Advisor:Christian Stegmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/04/27
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2012/03/29
Release Date:2012/04/27
Tag:H.E.S.S.-Teleskope; RCW 86; Supernovaüberrest
High Energy Stereoscopic System; RCW 86; Supernova remnant
SWD-Keyword:Astrophysik; Bildverarbeitung; Entfaltung <Mathematik>; Gammastrahlung; Hochenergiephysik; Supernova
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät / Naturwissenschaftliche Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
PACS-Classification:00.00.00 GENERAL / 07.00.00 Instruments, apparatus, and components common to several branches of physics and astronomy (see also each subdiscipline for specialized instrumentation and techniques) / 07.05.-t Computers in experimental physics; Computers in education, see 01.50.H- and 01.50.Lc; Computational techniques, see 02.70.-c; Quantum computation architectures and implementations, see 03.67.Lx; Optical computers, see 42.79.Ta / 07.05.Pj Image processing (see also 42.30.Va in optics; 87.57.-s Medical imaging in biological and medical physics; 95.75.Tv Digitization techniques in astronomy)
90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix) / 95.00.00 Fundamental astronomy and astrophysics; instrumentation, techniques, and astronomical observations / 95.75.-z Observation and data reduction techniques; computer modeling and simulation / 95.75.Tv Digitization techniques
90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix) / 95.00.00 Fundamental astronomy and astrophysics; instrumentation, techniques, and astronomical observations / 95.85.-e Astronomical observations (additional primary heading(s) must be chosen with these entries to represent the astronomical objects and/or properties studied) / 95.85.Pw gamma-ray
90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix) / 98.00.00 Stellar systems; interstellar medium; galactic and extragalactic objects and systems; the Universe / 98.38.-j Interstellar medium (ISM) and nebulae in Milky Way / 98.38.Mz Supernova remnants

$Rev: 13581 $