Détection et identification des sources gamma ponctuelles avec le télescope spatial Fermi

Detection and identification of the gamma-rays point sources with the space telescope Fermi

• Auteur / Autrice : Nicolas Vilchez
• Direction : Jürgen Knödlseder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sources gamma

Télescope spatial Fermi

Mots clés libres

Source ponctuelle

Hautes énergies

Agn

Pulsar

Associations

Classification

Indice spectral

Variabilité

Résumé

Fermi est l'actuel observatoire gamma de la NASA. Ce dernier a pour objectif de répondre à diverses questions scientifiques relevant du domaine de la physique des hautes énergies. Quelle est l'origine du rayonnement cosmique ? Quelles sont les origines des émissions diffuses galactique et extragalactique ? Pouvons-nous détecter la matière noire dans le domaine du GeV ? Quel est le processus physique à l'origine des sursauts gamma ? Quelle est la nature des sources à haute énergie ? Cette dernière question fournit le cadre général de cette thèse. Le LAT (Large Area Telescope) constitue le télescope principal de Fermi et s'inscrit dans la continuité du télescope EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope). Un des objectifs du LAT est de résoudre le problème de l'identification des sources posé par EGRET. En effet, EGRET avait détecté près de 270 sources gamma dont moins de la moitié avaient pu être identifiées. On prévoit que Fermi puisse détecter 10000 sources au terme de sa mission. Au bout d'un an, le LAT a révélé de nouvelles classes de sources. Cependant une grande partie d'entre elles restent inconnues et non-associées à une contrepartie spatiale. Dans cette thèse, nous allons chercher à déterminer la nature de ces sources non-associées. Dans le cadre de cette thèse j'ai détecté, caractérisé puis classifié les sources non-associées détectées par le LAT. L'étape de détection des sources consista en la mise au point d'une méthode d'extraction des sources. Quant aux étapes de caractérisation et de classification des sources, elles consistèrent en une procédure utilisant des études de populations de sources: répartition spatiale des sources, caractérisation spectrale et études temporelles. L'ensemble de ces études a permis de classifier 59% des sources non-associées du premier catalogue Fermi et offre de nouvelles perspectives dans l'investigation de la nature des sources non-associées. La quasi totalité des sources gamma est soit des AGN soit des pulsars. Nous avons classifié comme pulsars 12% des sources non-associées et 47% comme blazars. De plus, nous sommes parvenu à caractériser à un type de blazars 78% des blazars classifiés: 43% de FSRQ et 35% de BL Lac.

Fermi is the current NASA gamma-rays observatory. Its goal is to reply to scientific questions relevant from high energy physics. What is the origin of cosmic-rays? What are the origins of the galactic and extragalactic diffuse emission? Can we detect Dark Matter in gamma-rays? What are the physical processes causing gamma-rays bursts? What is the nature of the high energy sources? This last question provides the context of this thesis. The LAT (Large Area Telescope) is the principal telescope aboard Fermi and it is the successor of the EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope) telescope aboard CGRO (Compton Gamma Ray Observatory). One of the major objectives of the LAT is to solve the source identification problem asserted by EGRET. Actually, EGRET had detected near 270 gamma-ray sources and less than half of these sources has been identified. It is predicted that Fermi will be able to detect 10000 sources at the end of its mission. One year after the launch, the LAT has detected new source classes. However, the nature of a large part of these sources is still unknown and many sources remain unassociated to a counterpart known at other wavelenghts. In this thesis, we will seek to determine the nature of these unassociated sources. In this context, I have characterized and classified the unassociated sources detected by the LAT. The detection step consisted in the optimisation of an extraction method. The characterization and classification steps consisted in the study of the sources: spatial distribution, spectral distribution and variability. This work has led to a classification of 59% of the unassociated sources from the first Fermi catalogue, and enabling future investigations the nature of the unassociated sources. The major part of gamma-rays sources is AGN or pulsars. We classified 12% of the unassociated sources as pulsars and 47% as blazars. In addition, we managed to characterised as blazar sub-class 78% of the classifed blazars: 43% as FSRQ and 35% as BL Lac.