1. Very high energy γ-ray observations of the binary PSR B1259–63/SS2883 around the 2007 Periastron
- Author
-
A. A. Zdziarski, M. K. Daniel, Gavin Rowell, L. Venter, A. C. Clapson, M. C. Medina, T. J. L. McComb, Gilles Henri, Marek Sikora, W. Domainko, P. H. Tam, S. Rosier-Lees, P. Espigat, S. Schwemmer, Cameron B Rulten, Andrea Santangelo, Michal Dyrda, K. Katarzyński, M. Kerschhaggl, Michael Punch, Felix Aharonian, Guillaume Dubus, Jacek Niemiec, B. C. Raubenheimer, B. Giebels, A. R. Bazer-Bachi, F. Brun, O. Tibolla, A. Shalchi, D. Gerbig, M. Panter, J. L. Skilton, O. C. de Jager, S. Schwarzburg, D. Nedbal, M. Vivier, Karl Kosack, Christian Farnier, C. Stegmann, I. Jung, Stefan Wagner, Gisela Anton, Dieter Horns, Pierre Brun, Łukasz Stawarz, B. Rudak, Kathrin Egberts, G. Lamanna, B. Degrange, A. Cheesebrough, J. Dyks, Heinrich J. Völk, P. Vincent, I. D. Davids, Frank M. Rieger, D. Göring, David Maurin, S. Pita, V. Borrel, M. Tluczykont, Y. A. Gallant, Stefan Ohm, G. Coignet, J-F. Olive, Martin Ward, B. Behera, L. Rob, V. Sahakian, G. Vasileiadis, Rolf Bühler, Andreas Quirrenbach, J.-P. Tavernet, A. Hoffmann, J. F. Glicenstein, R. Kossakowski, F. M. Schöck, M. Paz Arribas, G. Heinzelmann, J. Bolmont, Ullrich Schwanke, M. Dalton, A. G. Akhperjanian, R. Steenkamp, G. Pedaletti, J.-P. Lenain, P. M. Chadwick, Francesca Volpe, B. Nicholas, Anna Szostek, F. Dubois, Konrad Bernlöhr, G. Superina, G. Pühlhofer, A. Fiasson, Timothé Boutelier, Emmanuel Moulin, Reinhard Schlickeiser, Hugh Dickinson, V. Marandon, Christo Venter, C. Jahn, U. F. Katz, A. Zech, A. Djannati-Ataï, M. Hauser, C. van Eldik, M. Holleran, M. Renaud, D. Hauser, D. Klochkov, Catherine Boisson, Rafal Moderski, Dimitrios Emmanoulopoulos, H. Sol, R. C. G. Chaves, S. M. Rayner, J. P. Vialle, P. Goret, Guy Pelletier, A. Förster, Martin Raue, S. Hoppe, A. Charbonnier, S. Heinz, L. O'c. Drury, M. Füßling, E. de Oña Wilhelmi, Sarah Kaufmann, L. Gérard, B. Glück, Nu. Komin, T. Bulik, Christoph Deil, T. Kneiske, I. Büsching, P.-O. Petrucci, L.-M. Chounet, Yvonne Becherini, D. Nekrassov, W. Kluźniak, A. Jacholkowska, G. Fontaine, S. J. Nolan, Jim Hinton, Dmitry Khangulyan, Thomas Lohse, Michał Ostrowski, K. J. Orford, J. Ripken, D. Keogh, Werner Hofmann, U. Barres de Almeida, F. Feinstein, Julien Masbou, Stefano Gabici, M. de Naurois, Alexandre Marcowith, O. Martineau-Huynh, B. Khélifi, G. Hermann, Regis Terrier, J. Ruppel, J. Brucker, D. Spangler, M. Naumann-Godo, F. Stinzing, A. Bochow, Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), APC - Astrophysique des Hautes Energies (APC - AHE), Dipartimento di Astronomia, Universita degli Studi di Bologna, Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)-Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules (LPTA), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), HESS, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Dipartimento di Astronomia, Universita degli Studi di Bologna, and Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)-Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO)
- Subjects
[PHYS.ASTR.HE]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/High Energy Astrophysical Phenomena [astro-ph.HE] ,observational [methods] ,Flux ,Astrophysics ,01 natural sciences ,Spectral line ,neutron [stars] ,Pulsar ,0103 physical sciences ,Binary star ,010303 astronomy & astrophysics ,Astroparticle physics ,Physics ,010308 nuclear & particles physics ,[SDU.ASTR.HE]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/High Energy Astrophysical Phenomena [astro-ph.HE] ,binaries: general [stars] ,Gamma ray ,observations [gamma rays] ,Astronomy ,telescopes ,Astronomy and Astrophysics ,non-thermal [radiation mechanisms] ,Light curve ,Neutron star ,13. Climate action ,Space and Planetary Science - Abstract
Aims. This article presents very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) data from the $\gamma$-ray binary PSR B1259-63 as taken during the years 2005, 2006 and before as well as shortly after the 2007 periastron passage. These data extend the knowledge of the lightcurve of this object to all phases of the 3.4 year binary orbit. The lightcurve constrains physical mechanisms present in this TeV source. Methods. Observations of VHE $\gamma$-rays with the HESS telescope array using the Imaging Atmospheric Cherenkov Technique were performed. The HESS instrument features an angular resolution of < 0.1° and an energy resolution of < 20%. Gamma-ray events in an energy range of 0.5-70 TeV were recorded. From these data, energy spectra and lightcurve with a monthly time sampling were extracted. Results. VHE $\gamma$-ray emission from PSR B1259-63 was detected with an overall significance of 9.5 standard deviations using 55h of exposure, obtained from April to August 2007. The monthly flux of $\gamma$-rays during the observation period was measured, yielding VHE lightcurve data for the early pre-periastron phase of the system for the first time. No spectral variability was found on timescales of months. The spectrum is described by a power law with a photon index of $\Gamma$ = 2.8 $\pm$ 0.2stat $\pm$ 0.2sys and flux normalisation $\Phi_{0}$ = (1.1 $\pm$ 0.1stat $\pm$ 0.2sys) $\times$ 10-12 TeV-1 cm-2 s-1. PSR B1259-63 was also monitored in 2005 and 2006, far from periastron passage, comprising 8.9 h and 7.5 h of exposure, respectively. No significant excess of $\gamma$-rays is seen in those observations. Conclusions. PSR B1259-63 has been re-confirmed as a variable TeV $\gamma$-ray emitter. The firm detection of VHE photons emitted at a true anomaly $\theta$$\approx$-0.35 of the pulsar orbit, i.e. already ~50 days prior to the periastron passage, disfavors the stellar disc target scenario as a primary emission mechanism, based on current knowledge about the companion star's disc inclination, extension, and density profile. Results. VHE $\gamma$-ray emission from PSR B1259-63 was detected with an overall significance of 9.5 standard deviations using 55h of exposure, obtained from April to August 2007. The monthly flux of $\gamma$-rays during the observation period was measured, yielding VHE lightcurve data for the early pre-periastron phase of the system for the first time. No spectral variability was found on timescales of months. The spectrum is described by a power law with a photon index of $\Gamma$ = 2.8 $\pm$ 0.2stat $\pm$ 0.2sys and flux normalisation $\Phi_{0}$ = (1.1 $\pm$ 0.1stat $\pm$ 0.2sys) $\times$ 10-12 TeV-1 cm-2 s-1. PSR B1259-63 was also monitored in 2005 and 2006, far from periastron passage, comprising 8.9 h and 7.5 h of exposure, respectively. No significant excess of $\gamma$-rays is seen in those observations. Conclusions. PSR B1259-63 has been re-confirmed as a variable TeV $\gamma$-ray emitter. The firm detection of VHE photons emitted at a true anomaly $\theta$$\approx$-0.35 of the pulsar orbit, i.e. already ~50 days prior to the periastron passage, disfavors the stellar disc target scenario as a primary emission mechanism, based on current knowledge about the companion star's disc inclination, extension, and density profile.
- Published
- 2009
- Full Text
- View/download PDF