H.E.S.S. and $Suzaku$ observations of the Vela X pulsar wind nebula

H. Abdalla; F. Aharonian; F. Ait Benkhali; E. O. Angüner; M. Arakawa; C. Arcaro; C. Armand; M. Backes; M. Barnard; Y. Becherini; D. Berge; K. Bernlöhr; R. Blackwell; M. Böttcher; C. Boisson; J. Bolmont; S. Bonnefoy; J. Bregeon; F. Brun; P. Brun; M. Bryan; M. Büchele; T. Bulik; T. Bylund; M. Capasso; S. Caroff; A. Carosi; S. Casanova; M. Cerruti; N. Chakraborty; T. Chand; S. Chandra; R. C. G. Chaves; A. Chen; S. Colafrancesco; B. Condon; I. D. Davids; C. Deil; J. Devin; P. Dewilt; L. Dirson; A. Djannati-Ataï; A. Dmytriiev; A. Donath; V. Doroshenko; L. O’c. Drury; J. Dyks; K. Egberts; G. Emery; J.-P. Ernenwein; S. Eschbach; K. Feijen; S. Fegan; A. Fiasson; G. Fontaine; S. Funk; M. Füssling; S. Gabici; Y. A. Gallant; F. Gaté; G. Giavitto; D. Glawion; J. F. Glicenstein; D. Gottschall; M.-H. Grondin; J. Hahn; M. Haupt; G. Heinzelmann; G. Henri; G. Hermann; J. A. Hinton; W. Hofmann; C. Hoischen; T. L. Holch; M. Holler; D. Horns; D. Huber; H. Iwasaki; A. Jacholkowska; M. Jamrozy; D. Jankowsky; F. Jankowsky; L. Jouvin; I. Jung-Richardt; M. A. Kastendieck; K. Katarzyński; M. Katsuragawa; U. Katz; D. Khangulyan; B. Khélifi; J. King; S. Klepser; W. Kluźniak; Nu. Komin; K. Kosack; D. Kostunin; M. Kraus; G. Lamanna; J. Lau; A. Lemière; M. Lemoine-Goumard; J.-P. Lenain; E. Leser; T. Lohse; R. López-Coto; I. Lypova; D. Malyshev; V. Marandon; Alexandre Marcowith; C. Mariaud; G. Martí-Devesa; R. Marx; G. Maurin; N. I. Maxted; P. J. Meintjes; A. M. W. Mitchell; R. Moderski; M. Mohamed; L. Mohrmann; C. Moore; Emmanuel Moulin; T. Murach; S. Nakashima; M. de Naurois; H. Ndiyavala; F. Niederwanger; J. Niemiec; L. Oakes; P. O’brien; H. Odaka; S. Ohm; E. de Ona Wilhelmi; M. Ostrowski; I. Oya; M. Panter; R. D. Parsons; C. Perennes; P.-O. Petrucci; B. Peyaud; Q. Piel; S. Pita; V. Poireau; A. Priyana Noel; D. A. Prokhorov; H. Prokoph; G. Pühlhofer; M. Punch; A. Quirrenbach; S. Raab; R. Rauth; A. Reimer; O. Reimer; Matthieu Renaud; F. Rieger; L. Rinchiuso; C. Romoli; G. Rowell; B. Rudak; E. Ruiz-Velasco; V. Sahakian; S. Saito; D. A. Sanchez; A. Santangelo; M. Sasaki; R. Schlickeiser; F. Schüssler; A. Schulz; H. Schutte; U. Schwanke; S. Schwemmer; M. Seglar-Arroyo; M. Senniappan; A. S. Seyffert; N. Shafi; I. Shilon; K. Shiningayamwe; R. Simoni; A. Sinha; H. Sol; A. Specovius; M. Spir-Jacob; Ł. Stawarz; R. Steenkamp; C. Stegmann; C. Steppa; T. Takahashi; J.-P. Tavernet; T. Tavernier; A. M. Taylor; R. Terrier; L. Tibaldo; D. Tiziani; M. Tluczykont; C. Trichard; M. Tsirou; N. Tsuji; R. Tuffs; Y. Uchiyama; D. J. van Der Walt; C. van Eldik; C. van Rensburg; B. van Soelen; George Vasileiadis; J. Veh; C. Venter; P. Vincent; J. Vink; F. Voisin; H. J. Völk; T. Vuillaume; Z. Wadiasingh; S. J. Wagner; R. White; A. Wierzcholska; R. Yang; H. Yoneda; D. Zaborov; M. Zacharias; R. Zanin; A. A. Zdziarski; A. Zech; A. Ziegler; J. Zorn; N. Żywucka

doi:10.1051/0004-6361/201935458

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H.E.S.S. and $Suzaku$ observations of the Vela X pulsar wind nebula

Article de revue

Open Access

Avec comité de lecture

H.E.S.S. and $Suzaku$ observations of the Vela X pulsar wind nebula

H. Abdalla, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E. O. Angüner, M. Arakawa, C. Arcaro, C. Armand, M. Backes, M. Barnard, Y. Becherini, …

Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.627

2019

DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935458

Résumé

stars: winds

pulsars: individual: PSR B0833-45

acceleration of particles

radiation mechanisms: non-thermal

gamma rays: stars

outflows

$Context$. Pulsar wind nebulae (PWNe) represent the most prominent population of Galactic very-high-energy gamma-ray sources and are thought to be an efficient source of leptonic cosmic rays. Vela X is a nearby middle-aged PWN, which shows bright X-ray and TeV gamma-ray emission towards an elongated structure called the cocoon. $Aims$. Since TeV emission is likely inverse-Compton emission of electrons, predominantly from interactions with the cosmic microwave background, while X-ray emission is synchrotron radiation of the same electrons, we aim to derive the properties of the relativistic particles and of magnetic fields with minimal modelling. $Methods$. We used data from the $Suzaku$ XIS to derive the spectra from three compact regions in Vela X covering distances from 0.3 to 4 pc from the pulsar along the cocoon. We obtained gamma-ray spectra of the same regions from H.E.S.S. observations and fitted a radiative model to the multi-wavelength spectra. $Results$. The TeV electron spectra and magnetic field strengths are consistent within the uncertainties for the three regions, with energy densities of the order 10$^{−12}$ erg cm$^{−3}$. The data indicate the presence of a cutoff in the electron spectrum at energies of $\sim$100 TeV and a magnetic field strength of $\sim$6 $\mu$G. Constraints on the presence of turbulent magnetic fields are weak. $Conclusions$. The pressure of TeV electrons and magnetic fields in the cocoon is dynamically negligible, requiring the presence of another dominant pressure component to balance the pulsar wind at the termination shock. Sub-TeV electrons cannot completely account for the missing pressure, which may be provided either by relativistic ions or from mixing of the ejecta with the pulsar wind. The electron spectra are consistent with expectations from transport scenarios dominated either by advection via the reverse shock or by diffusion, but for the latter the role of radiative losses near the termination shock needs to be further investigated in the light of the measured cutoff energies. Constraints on turbulent magnetic fields and the shape of the electron cutoff can be improved by spectral measurements in the energy range ≳ 10 keV.

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Détails

Titre: H.E.S.S. and $Suzaku$ observations of the Vela X pulsar wind nebula
Créateurs - sans rôle: H. Abdalla - North-West University
F. Aharonian - North-West University
F. Ait Benkhali
E. O. Angüner - Centre National de la Recherche Scientifique
M. Arakawa - Aix-Marseille Université
C. Arcaro - North-West University
C. Armand - Université Savoie Mont Blanc
M. Backes - North-West University
M. Barnard - University of Namibia
Y. Becherini - North-West University
D. Berge - Linnaeus University
K. Bernlöhr - Max Planck Institute for Nuclear Physics
R. Blackwell - Max Planck Institute for Nuclear Physics
M. Böttcher - North-West University
C. Boisson - Université Paris Sciences et Lettres
J. Bolmont - Sorbonne Université
S. Bonnefoy - Université Paris Cité
J. Bregeon - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Brun - Université de Montpellier
P. Brun - Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers
M. Bryan - Université Paris-Saclay
M. Büchele - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
T. Bulik - University of Warsaw
T. Bylund - Linnaeus University
M. Capasso - University of Tübingen
S. Caroff - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
A. Carosi - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
S. Casanova - Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
M. Cerruti - Universitat de Barcelona
N. Chakraborty - Sorbonne Université
T. Chand - North-West University
S. Chandra - North-West University
R. C. G. Chaves - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
A. Chen - Université de Montpellier
S. Colafrancesco - University of the Witwatersrand
B. Condon - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
I. D. Davids - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
C. Deil - University of Namibia
J. Devin - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
P. Dewilt - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
L. Dirson - Universität Hamburg
A. Djannati-Ataï - AstroParticule et Cosmologie
A. Dmytriiev - Université Paris Sciences et Lettres
A. Donath - Délégation Paris 7
V. Doroshenko - Max Planck Institute for Nuclear Physics
L. O’c. Drury - Dublin Institute For Advanced Studies
J. Dyks - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
K. Egberts - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
G. Emery - University of Potsdam
J.-P. Ernenwein - Centre National de la Recherche Scientifique
S. Eschbach - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
K. Feijen - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Fegan - Laboratoire Leprince-Ringuet
A. Fiasson - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Fontaine - Laboratoire Leprince-Ringuet
S. Funk - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. Füssling
S. Gabici - Sorbonne Paris Cité
Y. A. Gallant - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Gaté - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Giavitto - Université Savoie Mont Blanc
D. Glawion - Heidelberg University
J. F. Glicenstein - Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
D. Gottschall - University of Tübingen
M.-H. Grondin - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
J. Hahn - Centre National de la Recherche Scientifique
M. Haupt - Max Planck Institute for Nuclear Physics
G. Heinzelmann - Universität Hamburg
G. Henri - Universität Hamburg
G. Hermann - Université Grenoble Alpes
J. A. Hinton - Max Planck Institute for Nuclear Physics
W. Hofmann - Max Planck Institute for Nuclear Physics
C. Hoischen - University of Potsdam
T. L. Holch - Humboldt-Universität zu Berlin
M. Holler - Humboldt-Universität zu Berlin
D. Horns - Universität Innsbruck
D. Huber - Universität Hamburg
H. Iwasaki - Rikkyo University
A. Jacholkowska - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
M. Jamrozy - Centre National de la Recherche Scientifique
D. Jankowsky - Jagiellonian University
F. Jankowsky - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
L. Jouvin - Sorbonne Paris Cité
I. Jung-Richardt - Délégation Paris 7
M. A. Kastendieck - Universität Hamburg
K. Katarzyński - Nicolaus Copernicus University
M. Katsuragawa - The University of Tokyo
U. Katz - The University of Tokyo
D. Khangulyan - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
B. Khélifi - Centre National de la Recherche Scientifique
J. King - Université Paris Cité
S. Klepser - Heidelberg University
W. Kluźniak - Nicolaus Copernicus Astronomical Center
Nu. Komin - Polish Academy of Sciences
K. Kosack - Université Paris-Saclay
D. Kostunin - Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
M. Kraus - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Lamanna - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
J. Lau - The University of Adelaide
A. Lemière - Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
M. Lemoine-Goumard - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
J.-P. Lenain - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
E. Leser
T. Lohse
R. López-Coto
I. Lypova
D. Malyshev
V. Marandon
Alexandre Marcowith - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
C. Mariaud - Laboratoire Leprince-Ringuet
G. Martí-Devesa
R. Marx
G. Maurin - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
N. I. Maxted
P. J. Meintjes
A. M. W. Mitchell
R. Moderski
M. Mohamed
L. Mohrmann
C. Moore
Emmanuel Moulin - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
T. Murach
S. Nakashima
M. de Naurois - Laboratoire Leprince-Ringuet
H. Ndiyavala
F. Niederwanger
J. Niemiec
L. Oakes
P. O’brien
H. Odaka
S. Ohm
E. de Ona Wilhelmi
M. Ostrowski
I. Oya
M. Panter
R. D. Parsons
C. Perennes - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
P.-O. Petrucci - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
B. Peyaud - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
Q. Piel - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
S. Pita - AstroParticule et Cosmologie
V. Poireau - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Priyana Noel
D. A. Prokhorov
H. Prokoph
G. Pühlhofer
M. Punch - AstroParticule et Cosmologie
A. Quirrenbach
S. Raab
R. Rauth
A. Reimer
O. Reimer
Matthieu Renaud - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Rieger
L. Rinchiuso - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
C. Romoli
G. Rowell
B. Rudak
E. Ruiz-Velasco
V. Sahakian
S. Saito
D. A. Sanchez - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Santangelo
M. Sasaki
R. Schlickeiser
F. Schüssler - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
A. Schulz
H. Schutte
U. Schwanke
S. Schwemmer
M. Seglar-Arroyo - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
M. Senniappan
A. S. Seyffert
N. Shafi
I. Shilon
K. Shiningayamwe
R. Simoni
A. Sinha - AstroParticule et Cosmologie
H. Sol - Laboratoire Univers et Théories
A. Specovius
M. Spir-Jacob - AstroParticule et Cosmologie
Ł. Stawarz
R. Steenkamp
C. Stegmann
C. Steppa
T. Takahashi
J.-P. Tavernet - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
T. Tavernier - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
A. M. Taylor
R. Terrier - AstroParticule et Cosmologie
L. Tibaldo - Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
D. Tiziani
M. Tluczykont
C. Trichard - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. Tsirou - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
N. Tsuji
R. Tuffs
Y. Uchiyama
D. J. van Der Walt
C. van Eldik
C. van Rensburg
B. van Soelen
George Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
J. Veh
C. Venter
P. Vincent - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
J. Vink
F. Voisin
H. J. Völk
T. Vuillaume - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
Z. Wadiasingh
S. J. Wagner
R. White
A. Wierzcholska
R. Yang
H. Yoneda
D. Zaborov - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. Zacharias
R. Zanin
A. A. Zdziarski
A. Zech - Laboratoire Univers et Théories
A. Ziegler
J. Zorn
N. Żywucka
Détails de publication: Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.627
Identifiants: 99150827609311
Unité académique: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Langue: English
Type de ressource: Journal article
Champs locaux: cea-02177383