The Population of TeV Pulsar Wind Nebulae in the H.E.S.S. Galactic Plane Survey

H. Abdalla; P. Aubert; J. Chevalier; A. Fiasson; F. Krayzel; G. Lamanna; J.P. Lees; G. Maurin; S. Rosier-Lees; D.A. Sanchez; T. Vuillaume; J. Bolmont; M. Cerruti; R. Chalme-Calvet; M. Chétien; A. Jacholkowska; D. Kerszberg; Michel Kieffer; J.-P. Lenain; C. Perennes; M. Settimo; J.-P. Tavernet; P. Vincent; J. Bregeon; R.C.G. Chaves; J. Devin; Y.A. Gallant; Alexandre Marcowith; M. Padovani; Matthieu Renaud; George Vasileiadis; F. Brun; B. Condon; M.-H. Grondin; H. Laffon; M. Lemoine-Goumard; B. Degrange; S. Fegan; G. Fontaine; B. Giebels; M. Holler; C. Mariaud; M. De Naurois; D. Zaborov; F. Zefi; A. Djannati-Ataï; S. Gabici; L. Jouvin; B. Khélifi; A. Lemière; S. Pita; M. Punch; T. Tavernier; R. Terrier; J. Carr; J.-P. Ernenwein; J. Niemiec; C. Trichard; Olivier Hervet; Julien Lefaucheur; Cameron Rulten; Helene Sol; Andreas Zech

doi:10.1051/0004-6361/201629377

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The Population of TeV Pulsar Wind Nebulae in the H.E.S.S. Galactic Plane Survey

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The Population of TeV Pulsar Wind Nebulae in the H.E.S.S. Galactic Plane Survey

H. Abdalla, P. Aubert, J. Chevalier, A. Fiasson, F. Krayzel, G. Lamanna, J.P. Lees, G. Maurin, S. Rosier-Lees, D.A. Sanchez, …

Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.612

2018

DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629377

Abstract

The nine-year H.E.S.S. Galactic Plane Survey (HGPS) yielded the most uniform observation scan of the inner Milky Way in the TeV gamma-ray band to date. The sky maps and source catalogue of the HGPS allow for a systematic study of the population of TeV pulsar wind nebulae found throughout the last decade. To investigate the nature and evolution of pulsar wind nebulae, for the first time we also present several upper limits for regions around pulsars without a detected TeV wind nebula. Our data exhibit a correlation of TeV surface brightness with pulsar spin-down power E˙. This seems to be caused both by an increase of extension with decreasing E˙, and hence with time, compatible with a power law RPWN(E˙)∼E˙−0.65±0.20, and by a mild decrease of TeV gamma-ray luminosity with decreasing E˙, compatible with L1−10TeV∼E˙0.59±0.21. We also find that the offsets of pulsars with respect to the wind nebula centres with ages around 10 kyr are frequently larger than can be plausibly explained by pulsar proper motion and could be due to an asymmetric environment. In the present data, it seems that a large pulsar offset is correlated with a high apparent TeV efficiency L1−10TeV/E˙. In addition to 14 HGPS sources considered as firmly identified pulsar wind nebulae and 5 additional pulsar wind nebulae taken from literature, we find 10 HGPS sources that form likely TeV pulsar wind nebula candidates. Using a model that subsumes the present common understanding of the very high-energy radiative evolution of pulsar wind nebulae, we find that the trends and variations of the TeV observables and limits can be reproduced to a good level, drawing a consistent picture of present-day TeV data and theory.

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Details

Title: The Population of TeV Pulsar Wind Nebulae in the H.E.S.S. Galactic Plane Survey
Creators - without role: H. Abdalla - North-West University
P. Aubert - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
J. Chevalier - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
A. Fiasson - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
F. Krayzel - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
G. Lamanna - Université Savoie Mont Blanc
J.P. Lees - Université Savoie Mont Blanc
G. Maurin - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
S. Rosier-Lees - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
D.A. Sanchez - Centre National de la Recherche Scientifique
T. Vuillaume - Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules
J. Bolmont - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
M. Cerruti - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
R. Chalme-Calvet - Sorbonne Université
M. Chétien - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
A. Jacholkowska - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
D. Kerszberg - Université Paris Cité
Michel Kieffer - Sorbonne Université
J.-P. Lenain - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
C. Perennes - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
M. Settimo - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
J.-P. Tavernet - Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
P. Vincent - Sorbonne Paris Cité
J. Bregeon - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
R.C.G. Chaves - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
J. Devin - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Y.A. Gallant - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Alexandre Marcowith - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
M. Padovani - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Matthieu Renaud - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
George Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Brun - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
B. Condon - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
M.-H. Grondin - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
H. Laffon - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
M. Lemoine-Goumard - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
B. Degrange - École Polytechnique
S. Fegan - École Polytechnique
G. Fontaine - Laboratoire Leprince-Ringuet
B. Giebels - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. Holler - Centre National de la Recherche Scientifique
C. Mariaud - Laboratoire Leprince-Ringuet
M. De Naurois - Laboratoire Leprince-Ringuet
D. Zaborov - École Polytechnique
F. Zefi - École Polytechnique
A. Djannati-Ataï - AstroParticule et Cosmologie
S. Gabici - Université Paris Cité
L. Jouvin - Délégation Paris 7
B. Khélifi - Délégation Paris 7
A. Lemière - Centre National de la Recherche Scientifique
S. Pita - Université Paris Cité
M. Punch - Délégation Paris 7
T. Tavernier - Délégation Paris 7
R. Terrier - Université Paris Cité
J. Carr - Aix-Marseille Université
J.-P. Ernenwein - Centre National de la Recherche Scientifique
J. Niemiec - Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences
C. Trichard - Aix-Marseille Université
Olivier Hervet - Centre National de la Recherche Scientifique
Julien Lefaucheur - Délégation Paris 7
Cameron Rulten - Université Paris Cité
Helene Sol - Délégation Paris 7
Andreas Zech - Centre National de la Recherche Scientifique
Publication Details: Astronomy & Astrophysics - A&A, Vol.612
Identifiers: 9935122109311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: in2p3-01480223