Energy dependent morphology of the pulsar wind nebula HESS J1825-137 with Fermi-LAT

被引：37
作者：
Principe, G. [1 ,2 ]
Mitchell, A. M. W. [3 ]
Caroff, S. [4 ]
Hinton, J. A. [5 ]
Parsons, R. D. [5 ]
Funk, S. [2 ]
机构：
[1] INAF Ist Radioastron, Bologna, Italy
[2] Erlangen Ctr Astroparticle Phys, Erlangen, Germany
[3] Univ Zurich, Phys Inst, Zurich, Switzerland
[4] Sorbonne Univ, Univ Paris Diderot, Sorbonne Paris Cite, CNRS IN2P3,LPNHE, 4 Pl Jussieu, F-75252 Paris, France
[5] Max Plank Inst Kernphys, Heidelberg, Germany
来源：
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS | 2020年 / 640卷
关键词：
astroparticle physics; pulsars: individual: HESS J1825-137; pulsars: individual: PSR B1823-13; gamma rays: stars; acceleration of particles; TELESCOPE; YOUNG;
D O I：
10.1051/0004-6361/202038375
中图分类号：
P1 [天文学];
学科分类号：
0704 ;
摘要：
Aims. Taking advantage of more than 11 years of Fermi-LAT data, we perform a new and deep analysis of the pulsar wind nebula (PWN) HESS J1825-137. Combining this analysis with recent H.E.S.S. results we investigate and constrain the particle transport mechanisms at work inside the source as well as the system evolution.Methods. The PWN is studied using 11.6 years of Fermi-LAT data between 1 GeV and 1 TeV. In particular, we present the results of the spectral analysis and the first energy-resolved morphological study of the PWN HESS J1825-137 at GeV energies, which provide new insights into the gamma -ray characteristics of the nebula.Results. An optimised analysis of the source returns an extended emission region larger than 2 degrees, corresponding to an intrinsic size of about 150 pc, making HESS J1825-137 the most extended gamma -ray PWN currently known. The nebula presents a strong energy dependent morphology within the GeV range, moving from a radius of similar to 1.4 degrees below 10 GeV to a radius of similar to 0.8 degrees above 100 GeV, with a shift in the centroid location.Conclusions. Thanks to the large extension and peculiar energy-dependent morphology, it is possible to constrain the particle transport mechanisms inside the PWN HESS J1825-137. Using the variation of the source extension and position, as well as the constraints on the particle transport mechanisms, we present a scheme for the possible evolution of the system. Finally, we provide an estimate of the electron energy density and we discuss its nature in the PWN and TeV halo-like scenario.
引用
收藏
页数：13
相关论文
共 40 条
  • [1] Particle transport within the pulsar wind nebula HESS J1825-137
    Abdalla, H.
    Aharonian, F.
    Benkhali, F. Ait
    Anguner, E. O.
    Arakawa, M.
    Arcaro, C.
    Armand, C.
    Arrieta, M.
    Backes, M.
    Barnard, M.
    Becherini, Y.
    Tjus, J. Becker
    Berge, D.
    Bernloehr, K.
    Blackwell, R.
    Bottcher, M.
    Boisson, C.
    Bolmont, J.
    Bonnefoy, S.
    Bordas, P.
    Bregeon, J.
    Brun, F.
    Brun, P.
    Bryan, M.
    Buechele, M.
    Bulik, T.
    Bylund, T.
    Capasso, M.
    Caroff, S.
    Carosi, A.
    Casanova, S.
    Cerruti, M.
    Chakraborty, N.
    Chand, T.
    Chandra, S.
    Chaves, R. C. G.
    Chen, A.
    Colafrancesco, S.
    Condon, B.
    Davids, I. D.
    Deil, C.
    Devin, J.
    deWilt, P.
    Dirson, L.
    Djannati-Atai, A.
    Dmytriiev, A.
    Donath, A.
    Doroshenko, V
    Drury, L. O'C
    Dyks, J.
    [J]. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2019, 621
  • [2] The population of TeV pulsar wind nebulae in the HESS Galactic Plane Survey
    Abdalla, H.
    Abramowski, A.
    Aharonian, F.
    Benkhali, F. Ait
    Akhperjanian, A. G.
    Andersson, T.
    Anguener, E. O.
    Arrieta, M.
    Aubert, P.
    Backes, M.
    Balzer, A.
    Barnard, M.
    Becherini, Y.
    Tjus, J. Becker
    Berge, D.
    Bernhard, S.
    Bernloehr, K.
    Blackwell, R.
    Boettcher, M.
    Boisson, C.
    Bolmont, J.
    Bordas, P.
    Bregeon, J.
    Brun, F.
    Brun, P.
    Bryan, M.
    Bulik, T.
    Capasso, M.
    Carr, J.
    Carrigan, S.
    Casanova, S.
    Cerruti, M.
    Chakraborty, N.
    Chalme-Calvet, R.
    Chaves, R. C. G.
    Chen, A.
    Chevalier, J.
    Chretien, M.
    Colafrancesco, S.
    Cologna, G.
    Condon, B.
    Conrad, J.
    Couturier, C.
    Cui, Y.
    Davids, I. D.
    Degrange, B.
    Deil, C.
    Devin, J.
    dewilt, P.
    Dirson, L.
    [J]. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2018, 612
  • [3] Fermi large area telescope observations of the cosmic-ray induced γ-ray emission of the Earth's atmosphere
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Celik, Oe
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    de Palma, F.
    Digel, S. W.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Dubois, R.
    Dumora, D.
    Farnier, C.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Focke, W. B.
    Fortin, P.
    Frailis, M.
    Fukazawa, Y.
    Funk, S.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2009, 80 (12):
  • [4] Fermi Large Area Telescope Fourth Source Catalog
    Abdollahi, S.
    Acero, F.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Becerra Gonzalez, J.
    Bellazzini, R.
    Berretta, A.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Cameron, R. A.
    Caputo, R.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Castro, D.
    Cavazzuti, E.
    Charles, E.
    Chaty, S.
    Chen, S.
    Cheung, C. C.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Coronado-Blazquez, J.
    Costantin, D.
    Cuoco, A.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    DeKlotz, M.
    Luque, P. de la Tone
    de Palma, F.
    Desai, A.
    Digel, S. W.
    Di Lalla, N.
    Di Mauro, M.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2020, 247 (01)
  • [5] Extended gamma-ray sources around pulsars constrain the origin of the positron flux at Earth
    Abeysekara, A. U.
    Albert, A.
    Alfaro, R.
    Alvarez, C.
    Alvarez, J. D.
    Arceo, R.
    Arteaga-Velazquez, J. C.
    Rojas, D. Avila
    Solares, H. A. Ayala
    Barber, A. S.
    Bautista-Elivar, N.
    Becerril, A.
    Belmont-Moreno, E.
    BenZvi, S. Y.
    Berley, D.
    Bernal, A.
    Braun, J.
    Brisbois, C.
    Caballero-Mora, K. S.
    Capistran, T.
    Carraminana, A.
    Casanova, S.
    Castillo, M.
    Cotti, U.
    Cotzomi, J.
    de Leon, S. Coutino
    De Leon, C.
    De la Fuente, E.
    Dingus, B. L.
    DuVernois, M. A.
    Diaz-Velez, J. C.
    Ellsworth, R. W.
    Engel, K.
    Enriquez-Rivera, O.
    Fiorino, D. W.
    Fraija, N.
    Garcia-Gonzalez, J. A.
    Garfias, F.
    Gerhardt, M.
    Munoz, A. Gonzalez
    Gonzalez, M. M.
    Goodman, J. A.
    Hampel-Arias, Z.
    Harding, J. P.
    Hernandez, S.
    Hernandez-Almada, A.
    Hinton, J.
    Hona, B.
    Hui, C. M.
    Huntemeyer, P.
    [J]. SCIENCE, 2017, 358 (6365) : 911 - 914
  • [6] The 2HWC HAWC Observatory Gamma-Ray Catalog
    Abeysekara, A. U.
    Albert, A.
    Alfaro, R.
    Alvarez, C.
    Alvarez, J. D.
    Arceo, R.
    Arteaga-Velazquez, J. C.
    Solares, H. A. Ayala
    Barber, A. S.
    Baughman, B.
    Bautista-Elivar, N.
    Gonzalez, J. Becerra
    Becerril, A.
    Belmont-Moreno, E.
    BenZvi, S. Y.
    Berley, D.
    Bernal, A.
    Braun, J.
    Brisbois, C.
    Caballero-Mora, K. S.
    Capistran, T.
    Carraminana, A.
    Casanova, S.
    Castillo, M.
    Cotti, U.
    Cotzomi, J.
    de Leon, S. Coutino
    de la Fuente, E.
    De Leon, C.
    Hernandez, R. Diaz
    Dingus, B. L.
    DuVernois, M. A.
    Diaz-Velez, J. C.
    Ellsworth, R. W.
    Engel, K.
    Fiorino, D. W.
    Fraija, N.
    Garcia-Gonzalez, J. A.
    Garfias, F.
    Gerhardt, M.
    Munoz, A. Gonzalez
    Gonzalez, M. M.
    Goodman, J. A.
    Hampel-Arias, Z.
    Harding, J. P.
    Hernandez, S.
    Hernandez-Almada, A.
    Hinton, J.
    Hui, C. M.
    Huntemeyer, P.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2017, 843 (01)
  • [7] THE FIRST FERMI LAT SUPERNOVA REMNANT CATALOG
    Acero, F.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caputo, R.
    Caragiulo, M.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen, J. M.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Condon, B.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Favuzzi, C.
    Ferrara, E. C.
    Franckowiak, A.
    Fukazawa, Y.
    Funk, S.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2016, 224 (01)
  • [8] DEVELOPMENT OF THE MODEL OF GALACTIC INTERSTELLAR EMISSION FOR STANDARD POINT-SOURCE ANALYSIS OF FERMI LARGE AREA TELESCOPE DATA
    Acero, F.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Albert, A.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caragiulo, M.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Cuoco, A.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Ferrara, E. C.
    Focke, W. B.
    Franckowiak, A.
    Funk, S.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2016, 223 (02)
  • [9] Search for Extended Sources in the Galactic Plane Using Six Years of Fermi-Large Area Telescope Pass 8 Data above 10GeV
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Cameron, R. A.
    Caragiulo, M.
    Caraveo, P. A.
    Castro, D.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Cohen, J. M.
    Costantin, D.
    Costanza, F.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Palma, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Lalla, N.
    Di Mauro, M.
    Di Venere, L.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Ferrara, E. C.
    Franckowiak, A.
    Fukazawa, Y.
    Funk, S.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    Gasparrini, D.
    Giglietto, N.
    Giordano, F.
    Giroletti, M.
    Green, D.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2017, 843 (02)
  • [10] The Fermi Galactic Center GeV Excess and Implications for Dark Matter
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Albert, A.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Bissaldi, E.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Cameron, R. A.
    Caputo, R.
    Caragiulo, M.
    Caraveo, P. A.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Chiappo, A.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Conrad, J.
    Costanza, F.
    Cuoco, A.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Palmai, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Lalla, N.
    Di Mauro, M.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Favuzzi, C.
    Fegan, J.
    Ferrara, E. C.
    Fockes, W. B.
    Franckowiak, A.
    Fukazawa, Y.
    Funk, S.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2017, 840 (01)
1234