A la poursuite des programmes clefs du Radiotélescope de Nançay

A la poursuite des programmes clefs du Radiotélescope de Nançay

Mémoire en vue d'une
thèse d'Habilitation à Diriger des Recherches
Discipline : Astrophysique
par Gilles THEUREAU
A la poursuite des programmes clefs
du Radiotélescope de Nançay
Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace,
et
Station de Radioastronomie de Nançay
Observatoire des Sciences de l'Univers du Centre
et
Observatoire de Paris
Soutenance le mardi 22 mars 2011
à l'Université d'Orléans, Campus CNRS, Auditorium Charles Sadron
devant le jury constitué par les personnalités suivantes :
Mr Thierry dudok de Wit, Professeur, Université d'Orléans
Président
Mme Isabelle Grenier, Professeur, Université Paris VII Denis-Diderot
Rapporteur
Mr Albert Bosma, Directeur de Recherche, Observatoire de Marseille-Provence
Rapporteur
Mr David Valls-Gabaud, Chargé de Recherche, Observatoire de Paris
Rapporteur
Mr Denis Dumora,
Examinateur
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À Régine et aux filles,
qui supportent mes journées de plus en plus longues,
et certains week-end laborieux
à Nicole et Jacques,
pour leur soutien permanent depuis que j'ai vu le jour
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Introduction
Au cours de mes quinze années de recherche en Astronomie, mon activité a été intimement
liée aux programmes d'observation du grand radiotélescope de Nançay et à la question de
l'organisation des données pour de grands ensembles d'objets. J'ai donc conduit ou participé
à plusieurs grands relevés et me suis très tôt investi dans les problématiques de
l'Observatoire Virtuel, pour ce qui est de l'homogénéisation de l'accès et des standards des
données.
Une autre constante a été un choix systématique de problèmes transverses ou plurithématiques et un intérêt pour les études de population.
Cette démarche s'est concrétisée sous la forme de deux grands programmes, l'un ayant trait à
la mesure des paramètres cosmologiques par une étude de la cinématique de l'univers local,
l'autre concernant la détection d'un fond d'ondes gravitationnelles cosmologique à partir de
l'étude chronométrique des pulsars.
Précisons cette idée de complexité et de problème transverse.
La mesure directe de l'expansion de l'univers ou du paramètre de densité de matière, par
exemple, repose aussi bien sur des observations de toutes natures, imagerie et
spectroscopie, en radio autant qu'en optique ou qu'en infrarouge, que sur une analyse
statistique d'une chaîne d'indicateurs de distance, que sur une caractérisation physique et
morphologique des objets, galaxies ou étoiles, et de leur évolution dans le temps, et que sur
le choix d'un modèle cosmologique particulier.
De même, atteindre la détection d'un fond d'ondes gravitationnelles cosmologiques, au moyen
d'un réseau de pulsars stables, requiert non seulement de pouvoir construire un modèle de
rotation de chaque étoile à neutron, d'évaluer ensuite l'influence du milieu interstellaire sur le
signal, de caractériser les différentes sources de bruit de chronométrage, aussi bien
instrumentales qu'internes ou liées aux processus d'émission eux-mêmes, mais encore de
développer les outils d'analyse statistiques des résidus de temps d'arrivée des pulsations et
de caractériser les signatures des différentes sources d'ondes gravitationnelles envisagées.
Ces deux programmes de recherche sont des projets complexes, au sens où ils se
construisent sur une multiplicité de compétences disciplinaires, alliant instrumentation,
observations, théories physiques et analyse mathématique. Ils s'appuient également sur un
ensemble de collaborations scientifiques afin d'en maîtriser tous les contours.
Ce choix de transversalité et de pluridisciplinarité se met en oeuvre dans une même
démarche épistémologique. C'est en effet une même approche, à consonance typiquement
bayésienne, qui prévaut pour l'analyse du bruit cinématique, issu d'un ensemble de mesures
de vitesses particulières de galaxies, ou pour l'analyse du bruit de chronométrage, issu d'un
ensemble de mesures de temps d'arrivées de pulsars. Extraire du bruit mesuré la signature
d'un champ de vitesses autour des grandes structures de l'univers ou la signature d'un fond
d'ondes gravitationnelles stochastique produit par un ensemble de trous noirs binaires
massifs, revient à inclure dans un même modèle l'ensemble des sources de bruits connues et
paramétrables, qu'elles soient d'origine instrumentale, méthodologique ou astrophysique, et à
marginaliser, i.e. à intégrer sur ce qui « a priori » nous est connu.
Une autre démarche commune à ces deux grands programmes est que l'on y trouve dans une
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même perspective :
- des questions purement instrumentales (suivi d'une instrumentation, homogénéité des
mesures HI et magnitudes optiques, précision de chronométrie et définition des temps
d'arrivées),
- des questions purement astrophysiques (caractérisation physique de la population de
galaxies ou de pulsars),
- au service d'un objectif purement cosmologique (mesure de l'expansion de l'univers,
mesure du paramètre de densité de matière , mesure du fond d'ondes gravitationnelles).
Dans les deux cas, on se repose sur notre connaissance physique d'objets , objet « galaxie »
ou objet « pulsar », pour créer une donnée nouvelle, une « distance » ou un « temps »
(plus exactement un « résidus de temps d'arrivée »), permettant l'analyse d'un problème
cosmologique. La complémentarité de ces deux programmes en termes « d'espace » et de
« temps », pour une étude des caractéristiques globales de notre Univers, n'est d'ailleurs pas
anodine.
Au printemps 2010, j'ai choisi de prendre la direction d'une Unité de Service et de Recherche,
la Station de Radioastronomie de Nançay, un laboratoire un peu particulier puisqu'il s'agit d'un
observatoire au sens premier du terme : c'est à dire qu'on y conçoit, construit et utilise un
ensemble d'instruments d'observation. C'est donc un lieu où l'on est, de fait, au plus proche
de l'acquisition des données et de leur construction. Unique observatoire radio basses
fréquences en France, c'est aussi un lieu où un directeur d'unité est à même de mener un
réelle politique scientifique, au niveau national, européen et même mondial. Ce choix me
permet donc à la fois d'étendre mon champ de compétences vers des aspects plus
technologiques et instrumentaux, tout en utilisant mon profil thématique ouvert pour
accompagner et mettre en musique une grande variété de programmes d'observation ou de
réalisations instrumentales, dans leurs relations avec des questions fondamentales.
Cependant, le coeur de mon activité scientifique continuera à être dans le domaine de l'étude
des pulsars et sera axé sur deux thèmes majeurs : les méthodes de détection d'un fond
d'ondes gravitationnelles d'origine cosmologique à partir d'un réseau de pulsars millisecondes
et la caractérisation de la population de pulsars de la Voie Lactée par de grands relevés multilongueurs d'onde.
Mon mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches est composé de quatre parties. La
première partie décrit mon programme de recherche en cosmologie observationnelle, soit
l'étude de la cinématique des galaxies et des grandes structures de l'univers local, une activité
qui m'a occupé jusqu'en 2007. La seconde partie retrace mes différentes contributions au
programme d'étude des pulsars à Nançay, thème de recherche qui a pris le relai du premier à
partir de début 2006. La troisième partie présente quelques unes des perspectives qui vont
m'occuper dans les quelques années à venir. J'y évoquerai en particulier les grandes lignes
de mon investissement dans la direction de la Station de radioastronomie de Nançay. Enfin, la
quatrième partie résume mes principaux investissements en organisation de la Recherche, en
enseignement et en transmission des connaissances.
Pour clore ce préambule, j'insisterai sur la cohérence et les raisons de mes évolutions d'un
projet à l'autre, jusqu'à la direction de l'Observatoire de Nançay.
Mon passage à l'Observatoire de Naples, après une thèse sur les applications de la relation
Tully-Fisher des galaxies spirales, a consisté à étendre les méthodes que j'avais développées
à une autre relation d'échelle, le Plan Fondamental, et à une autre population de galaxies, les
galaxies elliptiques. J'y ai en particulier approfondi deux aspects que je n'avais que survolés
auparavant : les techniques optiques de mesures photométriques et spectroscopiques, et la
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question de l'évolution des galaxies et des relations d'échelle avec le redshift. Ces deux
expériences m'ont apporté une plus profonde compréhension des relations d'échelles dans
les galaxies, en incluant notamment les questions de morphologie, d'évolution et
d'environnement. À cette même époque je me suis également penché sur la calibration
primaire de l'échelle des distances, qui représentait le maillon manquant entre les mesures
cinématiques des galaxies et la mesure absolue de l'expansion de l'univers. Les années
suivant ma prise de poste en tant qu'Astronome Adjoint, j'ai porté et développé le programme
Kinematics of the Local Universe (KLUN+), qui représentait l'aboutissement de l'ensemble des
études qui l'avaient précédé (collectes des données, relation Tully-Fisher et Plan
Fondamental, calibration primaire, étude statistique, etc...). L'étude du champ des vitesses
des galaxies et la mesure du paramètre de densité concluaient un programme annoncé près
de 15 ans plus tôt dans mon mémoire de DEA ! Le virage vers la thématique pulsar était
pragmatique : KLUN avait atteint son principal objectif et le NRT (et ses équivalents de par le
monde) avait également atteint ses limites en terme de collecte de données 21-cm pour ce
type d'application.
Pour l'avenir scientifique de l'instrument, et sans doute pour l'ensemble de la Station de
Nançay, il était indispensable de développer autour du NRT un nouveau programme leader,
assis sur un savoir faire unique et sur une réelle équipe scientifique. Ismaël Cognard avait
développé à Nançay depuis plusieurs années une instrumentation pulsar hors du commun,
doublée de quelques coups d'éclats scientifiques comme la découverte des « Extreme
Scattering Events », la première découverte d'un « glitch » (hoquet de rotation) dans un pulsar
recyclé supposé stable, et des performance de chronométrie égalant ou surpassant les
meilleurs radiotélescopes mondiaux. Je l'ai donc rejoint en apportant avec moi une habitude
des grands programmes et collaborations, ainsi qu'un important bagage astrophysique et
cosmologique. Cette association a donné deux grandes collaborations internationales et une
multitude de publications, et a conduit à un rayonnement sans précédent du NRT, qui utilise
aujourd'hui 50% de son temps de télescope sur les programmes pulsars.
Ces dernières années, l'observation des pulsars est devenue le fer de lance de la plupart des
grands radiotélescope dans le monde, boostée par le lancement du satellite gamma FERMI et
par la perspective de première détection d'un fond d'ondes gravitationnelles. Instruments et
équipes de recherche associées se regroupent aujourd'hui en consortia multinationaux autour
de ces programmes. L'observation des pulsars est également un des principaux objectifs
scientifiques et défis instrumentaux des nouvelles générations de radiotélescopes : le Square
Kilometre Array (SKA) et ses précurseurs, MeerKAT, ASKAP et LOFAR. La Station de Nançay
est par ailleurs très impliquée dans la préparation à SKA, sur les aspects récepteurs
analogique/numérique, contrôle commande et traitement du signal. Elle abrite également l'une
des stations du réseau LOFAR, dont on projette l'extension en une « Super Station » à la
surface décuplée. Le choix de la direction de Nançay était naturel dans ce contexte, d'une
part pour me rapprocher des questions instrumentales, et d'autre part pour promouvoir cette
niche scientifique que constituent l'étude des pulsars et plus généralement l'étude des
phénomènes astrophysiques transitoires, au niveau national et international.
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PARTIE I :
le programme
« Kinematics of the Local UNiverse » (KLUN)
Je suis entré dans la recherche scientifique avec l'étude de la structure et de la cinématique
de l'univers local. Cette première ambition s'appuyait sur une association serrée avec la
construction de la base de données extragalactique LEDA (devenue par la suite un outil de
data-mining précurseur de l'OV) et sur la conduite d'un grand relevé de galaxies spirales à 21
cm, mené principalement à Nançay, mais aussi à l'observatoire de Parkes, pour compléter le
catalogue dans l'hémisphère Sud, en dessous de -40° de déclinaison. Un ensemble de
programmes d'observations optiques, à la fois en imageries et en spectroscopie, a par ailleurs
permis d'explorer des données équivalentes pour l'étude de la population des galaxies
elliptiques.
Pour ce programme, j'ai développé une analyse statistique complète des principaux
indicateurs de distances utilisés pour arpenter l'Univers Local jusqu'à z~0.03. Cette analyse
repose sur deux familles de relations d'échelle des galaxies, deux propriétés liant distribution
de masse et distribution de luminosité, différenciés suivant spirales et elliptiques : les relations
de Tully-Fisher et du Plan Fondamental. Ces deux relations utilisent, dans un cas la
cinématique du gaz, dans l'autre la dispersion des vitesses des étoiles, toutes deux reliées au
potentiel gravitationnel de la galaxie hôte. Toutes deux font intervenir la distribution des étoiles
à l'échelle galactique, via leur distribution de brillance, et le lien entre populations stellaires,
environnement et morphologie.
Je me suis aussi penché sur la calibration primaire de l'échelle des distances, réflexion
nécessaire dans la perspective d'une mesure absolue de la constante de Hubble. Bien
qu'ayant exploré l'ensemble des indicateurs possibles, SNIa, fonction de luminosité des amas
globulaires ou des nébuleuses planétaires, fluctuations de brillance de surface, etc... j'ai
consacré mes efforts sur la relation période-luminosité-couleur des variables céphéides et
l'exploitation en particulier des mesures de parallaxes d'Hipparcos pour certaines de ces
étoiles.
Mes préoccupations en matière de biais de sélection, dans les échantillons de galaxies ou
dans les mesures liées aux céphéides, m'ont conduit à une réflexion sur l'homogénéisation
des données au sein des grands catalogues extra-galactiques, et en particulier sur la
caractérisation des deux notions subjectives, ou au mieux reposant sur des informations
parcellaires, que sont la paramétrisation de la morphologie et de l'environnement. Ceci est un
autre aspect de mon investissement dans LEDA/Hyperleda. Il est essentiel à l'étude des
relations d'échelle et à leur application comme indicateurs de distances, puisque celles-ci
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supposent la reconnaissance de famille homologues d'objets, ayant des propriétés physiques
communes en termes de distribution de masse et de luminosité.
Enfin, on verra que la reconstruction du champ des vitesses particulières des galaxies, à partir
de la seule composante radiale issue des mesures Doppler, et son analyse dans un contexte
cosmologique, en termes de distribution de masse et formation des grandes structures,
requiert là aussi le développement de méthodes statistiques appropriées.
L'essor des programmes KLUN s'est fait dans le cadre d'une collaboration internationale avec
plusieurs groupes de chercheurs : le groupe de l'Observatoire de Lyon, G.Paturel, H.diNella,
P.Prugniel, I.Vauglin, P.Lanoix; le groupe de l'Observatoire de Turku (Finlande), P.Teerikorpi,
M.Hanski, T.Ekholm, E.Kankare; le groupe de Marseille-Lumininy, S.Rauzy, R.Triay; le groupe
de l'Observatoire de Naples, I.Musella, G.Busarello, P.Merluzzi. Il a produit 26 publications à
referee et 28 communications de colloque.
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Le milllion de galaxies les plus brillantes (hyperleda)
Les grandes structures dans le sondage 2df
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I.1 La collecte des données
I.1.1 Les grands relevés extragalactiques à 21-cm
(Di Nella et al 1996, Tamazian et al 1997, Theureau et al 1998, Bottinelli et 1999, Paturel et al
2003a, Theureau et al 2005, Theureau et al 2007, Theureau et al in prep... )
Cette série de papiers regroupe l'ensemble des données acquises dans le cadre des
programmes d'observation radio décimétriques EDS et KLUN+, essentiellement des profils de
raie 21-cm acquis à Nançay et Parkes au cours des années 1988-2007. J'ai pris la
responsabilité de ce programme en novembre 1994, dès le début de ma thèse et l'ai clos en
juillet 2007.
Outre les aspects purement techniques d'accés et de mise en ligne des données, ce travail a
constitué en la programmation, réduction et publication de près de 5000 spectres HI de
galaxies de l'univers local. Ces données ont été incorporées dans Hyperleda et ont servi à
créer pour OV-Paris la première base de données de profils de raie 21 cm accessible par
Simple Spectra Access (SSA) dans les standards de l'Observatoire Virtuel (http://klun.obsnancay.fr et http://vo.obspm.fr/starga/index.html). Ces spectres HI ont depuis été mis en ligne
dans la base de la NASA, NED, en collaboration étroite avec B.Madore
(http://nedwww.ipac.caltech.edu) et ils sont également accessibles via la base EDD
(http://edd.ifa.hawaii.edu), en collaboration avec B.Tully.
Ces mesures couvrent le domaine 1,000-12,000 km/s en vitesse radiale, la sélection des
objets ayant été dictée par des applications en termes de mesures de distances et de vitesses
particulières (relation Tully-Fisher), pour analyser la distribution de la matière sur l'ensemble
de la sphère céleste.
Il reste au jour d'aujourd'hui ~800 spectres HI de galaxies spirales non encore publiés, issus
du programmes KLUN+, et qui feront l'objet d'une dernière publication dans ce domaine.
Notons par ailleurs que les données HI de quelques 300 galaxies obtenues à Parkes en 1995
avec W.Saunders et L.Staveley-Smith n'ont jamais été publiées, bien quelles aient également
complété l'échantillon.
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Figure 1 : ensemble de profil de raie 21-cm (extrait de Theureau et al 2005)
Figure 2 : KLUN+, 5200 galaxies observées à Nançay
(projection Aitof de la sphère céleste en coordonnées galactiques)
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I.1.2 Bases de données et Observatoire virtuel
(Paturel et al 1997, Paturel et al 2003a, Paturel et al 2003b, Kankare et al 2008, et nombreux
actes de colloques MIGALE/OV/hyperleda)
Cet ensemble de publications retrace mes implications dans l'évolution de la base de données
extragalactiques LEDA/Hyperleda. Y sont présentés les dernières grandes « releases » de
données homogénéisées, en particulier celles traitant des mesures 21 cm (un catalogue de
16666 galaxies en 2003), mais aussi les grandes étapes issues du traitement du Digitalized
Sky Survey, pour les nomenclatures, positions, diamètres et rapports d'axes, ou de
l'incorporation des données du sondage DENIS.
La plupart des actes de colloques ont trait au développement de la composante Observatoire
Virtuel de Hyperleda. Dès mon recrutement au CNAP en 2000, je me suis investi aux côtés de
P. Prugniel dans la construction du projet MIGALE (Multi-parametric Instrument for GALaxy
Evolution). J'étais alors co-responsable de la composante parisienne de ce projet qui visait à
regrouper dans un même effort commun : les activités du CAI (Centre de traitement des
Images), dont la tâche centrale était l'établissement de catalogues à partir de la numérisation
des grands relevés photographiques de l'ESO et du Palomar ou des images de DENIS; les
activités du GEPI en spectroscopie stellaire et galactique, avec l'instrument GIRAFFE-VLT et
les observations au NRT; et l'activité de base de données et de data-mining menée pour le
maintient de Hyperleda. Ce projet a été une des premières pierres de ce qui a donné plus tard
OV-Paris.
Enfin, en 2005-2006, en collaboration avec le département de mathématiques appliquées
(MAPMO) de l'Université d'Orléans, j'ai mené une étude (non publiée) sur les méthodes de
classification des galaxies dans un espace multidimensionnel (nuées dynamiques,
classification hierarchique, mélanges de lois...). Cela a fait l'objet d'un stage de Master (N. El
Bakri, Univ. Orléans). Ce travail s'est poursuivi en collaboration avec le groupe de Turku en
intégrant en particulier la forme des profils de raie 21-cm des galaxies spirales. Cette partie a
fait l'objet d'un autre stage de Master (P. Guilliard, Univ. Paris XI). Une étude annexe faisant le
lien entre profondeur optique, opacité, morphologie et inclinaison a par ailleurs donné lieu à
une publication A&A (Kankare et al 2008).
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Figure 3 : La base de données HI à Nançay. Séquence d'accès aux données.
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I.2 L'échelle des distances extragalactiques
I.2.1 La relation Tully-Fisher et la constante de Hubble
(Theureau et al 1997a, Theureau et al 1997b, Dole&Theureau 1997, Theureau 1998,
Theureau et al 1998, Teerikorpi et al 1998, Paturel et al 1998, Ekholm et al 1998)
Cette partie du programme KLUN a constitué le coeur de mon travail de Thèse. Il s'est achevé
par la mise en forme statistique complète de la méthode des distances normalisées appliquée
à la relation Tully-Fisher et par la publication d'une série de valeurs de la constante de Hubble
issues de différentes méthodes et différentes calibrations primaires de l'échelle des distances.
J'ai montré en particulier que les applications de la relation Tully-Fisher, directe ou inverse,
utilisant des diamètres apparents ou des magnitudes, utilisant les données photométrique
dans un filtre ou un autre, doivent toutes s'appuyer sur une étude exhaustives des effets de
sélection et sur une homogénéisation bien contrôlée des données. En outre, une estimation
robuste de la constante de Hubble, passe par un contrôle de tous les biais statistiques.
Pour ce qui est de la relation Tully-Fisher proprement dite, en tant que relation d'échelle liée à
la physique des objets, J'ai montré que le point zéro de la relation dépend du type
morphologique des galaxies, ou de leur brillance superficielle moyenne, deux "observables"
qui sont reliées au rapport des luminosités (ou des masses) du bulbe et du disque d'une
galaxie spirale. En outre, un modèle simple de distribution de masse dans ces galaxies,
prenant en compte les différences de populations stellaires du bulbe et du disque, le contenu
gazeux (HI et H2), l'évolution stellaire le long de la séquence de Hubble, et une composante
de masse noire laissée en paramètre libre, permet de prédire l'effet de morphologie observé.
Comme résultat annexe, cette étude a permis de fixer des contraintes sur le contenu en
masse noire des galaxies spirales (entre 50% et 80% selon le type morphologique).
Enfin, j'ai montré que l'on réduisait de 30% les incertitudes sur les distances par la méthode
de Tully-Fisher, en intégrant le type morphologique ou la brillance, ainsi que les corrections
d'opacité et d'extinction galactique dans les données d'entrée du modèle. Cela a aboutit à la
construction d'un estimateur non biaisé de la distance pour un échantillon de plus de 5000
galaxies, utilisable pour une étude du champ des vitesses particulières dans l'univers local
jusqu'à des vitesses radiales de l'ordre de 10,000 km/s.
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Figure 4 : la relation de Tully-Fisher dans cinq bandes : B, I, J, H et K
Figure 5 : Résidus de la relation TF en fonction d'une distance normalisée. La dérive observée
représente le biais du aux effets de sélection
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I.2.2 La relation du Plan Fondamental des galaxies elliptiques
(Busarello et al 2002, Di Santo & Theureau, 1999, Lointier 2003)
Lors de mon séjour Post-doctoral à l'Observatoire de Naples, j'ai pu appliquer les méthodes
développées pendant ma thèse, à une autre relation d'échelle, le « Plan Fondamental » des
galaxies elliptiques. Cette relation est utilisée en particulier pour obtenir des distances d'amas
de galaxies, là où les spirales sont peu présentes, appauvries en gaz, et où la faible résolution
spatiale des observations radio est un handicap sérieux pour la fiabilité des observations.
Cela a conduit à deux champs d'applications, l'un en prolongement direct du programme
KLUN, pour l'étude du champ des vitesses, l'autre axé sur la physique des galaxies.
1) établir un échantillon distances et donc de vitesses particulières d'elliptiques dans
l'univers local, complétant le catalogue de spirales dans les zones plus denses, avec un
ensemble de 1020 galaxies. Pour ce premier aspect, cela a donné lieu à deux stages de
Master (l'un à Naples, par E. di Santo en 1999, l'autre à Orléans, par G.Lointier en 2003). E. di
Santo a travaillé sur la calibration primaire de la relation du Plan Fondamental, explorant en
particulier les relations d'échelles entre amas globulaires, bulbes de spirales, galaxies
lenticulaires et galaxies elliptiques. Son travail a fourni en particulier une mesure
indépendante de la constante de Hubble. G.Lointier s'est penché sur l'application de cette
relation pour mesurer des distances et vitesses particulières de galaxies et groupes de
galaxies dans l'univers proche. Cet échantillon est venu compléter l'échantillon KLUN pour la
cartographie du champ des vitesses particulières.
2) étudier l'évolution de la relation du Plan Fondamental avec le redshift.
Pour ce second aspect, cela a correspondu à la mise en route d'un programme pionnier au
NTT (sondage des amas AC118 et AC114, à z~0,3), puis au VLT, pour obtenir des spectres et
des images de galaxies d'amas avec une résolution spectrale et un SNR suffisants pour des
études de cinématiques internes et de populations stellaires. Ce projet était associé à la
préparation du sondage VIRMOS.
Le but était de mesurer des dispersions de vitesses centrales, d'extraire les profils de
brillances dans différents filtres et de caractériser les types morphologiques des galaxies. Ce
type de mesure pour des galaxies lointaines (jusqu'à z~0.5) est relativement accessible, car
on peut se contenter d'une fente ou d'une fibre optique par objet et en placer autant qu'on en
veut dans un champ (spectroscopie multi-objet, MOS). Par contre, les mesures de rotation du
gaz en H se font au moyen d'une fente unique orientée le long du grand axe de la galaxie ou
au moyen d'un faisceau de fibre (IFU) couvrant l'ensemble de l'objet, et sont donc plus difficile
à mettre en oeuvre pour un grand nombre d'objets. L'objectif était de mesurer l'évolution
« tilt » du Plan Fondamental (i.e. l'écart au théorème du viriel), de jauger le contenu et la
distribution en matière noire des galaxies elliptiques en fonction de l'âge et de
l'environnement, et de mesurer l'évolution (passive) des populations stellaire depuis z~0.5.
Notons qu'à cette époque je m'occupais aussi de la réduction du sondage photométrique de
deux champ profonds avec le télescope de 2,2 m de l'ESO, l'un en UBVRI (1deg2,
Capodimonte Deep Field), l'autre en bande U uniquement, pour VIRMOS (4x6.25 deg2 + 1
deg2 profond). Cette collaboration s'est arrêtée avec mon départ de Naples et mon
investissement exclusif dans l'exploitation du NRT suite à mon recrutement au CNAP.
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Figure 7 : relation du Plan Fondamental
pour un échantillon complet en
magnitude de 1200 galaxies elliptiques
(Hyperleda).
Figure 6 : relation du Plan Fondamental pour
les galaxies elliptiques (rouge) et bulbes de
spirales (vert) de l'amas de Coma
Figure 9 : une galaxie de AC118
De gauche à droite :
HST F702W, NTT R, V et K.
Milieu : modèle profil de brillance
bas : résidus = observé - modèle
Figure 8 : le double amas de galaxies AC118.
Image en bande K (NTT, SOFI)
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I.2.3 La calibration absolue de l'échelle des distances
(Paturel et al 1996, Paturel et al 1998, Paturel et al 2002a, Paturel et al 2002b)
La calibration absolue de l'échelle des distances extragalactiques repose essentiellement sur
la calibration de la relation Période-Luminosité des étoiles variables céphéïdes. C'est en effet
le critère primaire le plus précis avec celui des Supernovae de type Ia (SNIa), et l'on observe
un grand nombre de ces étoiles à la fois dans notre propre Galaxie, dans ses deux principaux
satellites, les Nuages de Magellan, et dans une quarantaine de galaxies proches, à l'intérieur
de Groupe Local et jusque dans quelques amas proches. L'observation de céphéides dans
des galaxies distantes permet à la fois de calibrer la relation de Tully-Fisher et la magnitude
absolue des SNIa. Une étude précise de la relation Période-Luminosité des céphéides est
donc inhérente à la question de la mesure de la constante de Hubble. Je m'y suis donc
également beaucoup impliqué, notamment dans l'analyse des biais de sélection, et en
forgeant les liens entre Georges Paturel, alors à l'Observatoire de Lyon et P.I. du projet, et
mes collègues Napolitains spécialistes de la modélisation des étoiles variables (M.Marconi,
I.Musella & P.Caputo).
L'étude de la calibration primaire de l'échelle des distances avec les céphéides a donné lieu à
une première ébauche en 1996, suivie d'une première application en 1998, où l'on proposait
une mesure de la constante de Hubble à partir de galaxies sosies de M31 et d'une calibration
absolue basée sur les parallaxes de céphéides mesurées par le satellite HIPPARCOS. Sont
venues ensuite deux publications plus spécifiques en 2002, où nous avons proposé de
nouvelles estimations de distances pour 36 galaxies proches en utilisant le critères des
céphéides et la notion de « sosies ». Ces mesures sont basées sur la calibration des relations
période-luminosité en bande V et I pour d'une part les céphéides galactiques observées par le
satellite HIPPARCOS et d'autre part des céphéides ayant des distances géométriques par la
méthode de Barnes-Evans. Nous avons montré que les modules de distances obtenus pour
les galaxies proches, hôtes de céphéides, dépendent directement, non seulement de la
métallicité, mais aussi du rapport des extinctions Rv/RI adoptés et de la magnitude limite de
chaque échantillon d'étoiles.
L'application de la relation Période-Luminosité des céphéides pour mesurer les distances de
galaxies proches et calibrer les critères de distances secondaires, tels que la relation TullyFisher et la relation du Plan Fondamental, est une autre affaire, où entrent de nouveau des
considérations statistiques et des problèmes de complétude d'échantillon. Y entre également
la question de la métallicité moyenne de la galaxie hôte, une quantité difficilement séparable
du rougissement du à l'opacité des disques de spirales. Pour les elliptiques, on rencontre une
autre limitation : les céphéides, étoiles jeunes, n'y sont pas présentes. Il faut alors utiliser un
ensemble de SNIa ou la correspondance d'échelle entre bulbes de spirales et galaxies
elliptiques. On retrouve ces discussions dans plusieurs de mes articles utilisant la relation
Tully-Fisher et dans les mémoires de MASTER de E. di Santo et G. Lointier portant sur la
relation du Plan Fondamental des galaxies elliptiques.
20
Table 1 (Paturel et al 2002b) : comparaison des modules de distances « céphéides » de 36
galaxies par trois méthodes différentes
Figure 10 : biais et relation Période-Luminosité des céphéides;
le diagramme Distance modulus vs. LogP pour différentes galaxies hôtes.
21
I.3 L'étude des grandes structures et de la cinématique de l'univers local
(Paturel et al 1998, Teerikorpi et 1998, Theureau et al 1998, Hanski et al 1999, Hanski et al
2001, Theureau et al 2007)
Comme décrit plus haut, l'étude statistique des indicateurs de distances extragalactiques et
de leurs applications a permis de construire un échantillon de distances non biaisées
suffisamment profond pour étudier les grandes structures et la cinématiques des galaxies bien
au-delà de l'échelle des plus gros superamas.
Cette partie représente le gros de mon investissement dans mon travail d'après thèse, le but
ultime du programme KLUN, annoncé dès mon mémoire de DEA en juillet 1992. Une fois
réglée la question de la calibration des distances et de la mesure de l'expansion, on y aborde
le traitement proprement dit des vitesses particulières et de la distribution de la matière dans
l'Univers Local.
I.3.1 Prémices
Un premier papier aborde la question d'une structure à grande échelle, sorte de cocon d'amas
et de nappes de galaxies enveloppant le superamas local. On y discute en outre le biais
introduit par les mouvements particuliers lorsqu'on étudie les grandes structures dans l'espace
des redshifts (effet Pratton).
Un second article traite de la distribution radiale des galaxies dans un rayon de 100h-1Mpc. En
appliquant une méthode inédite, basée sur la relation Tully-Fisher, on a montré qu'au delà
d'une échelle de 20 Mpc, la distribution radiale des galaxies dans l'Univers Local suit une loi
typique d'une dimension fractale comprise entre 2.0 et 2.3, impliquant une densité
décroissante des galaxies avec le redshift.
22
Figure 11 : La représentation dans l'espace des redshifts, induit une fausse représentation
des structures autour desquelles on a présence d'un fort gradient de vitesse particulières des
galaxies (effet « Praton »). Autour des plus gros amas apparaissent des structures
tangentielles en arc et des structures radiales (« fingers of God ») qui renforcent
artificiellement le contrastes des filaments/nappes extragalactiques interamas.
Figure 12 : Test de la linéarité de la loi de Hubble dans un univers fractal de dimension D~2
comme suggéré par la distribution observée des galaxies (test de Tamman-Sandage-Hardy)
23
I.3.2 Les Régions de Persée-Poissons et du « Grand Attracteur »
Les premières régions étudiées ont été les zones du superamas de Persée-Poisson, et celle
de du Centaure et d'Hydra, correspondant au fameux Grand Attracteur, mis en évidence en
1988 par Lynden-Bell et al. Pour l'étude de la région de Persée-Poisson, nous avons en
particulier étudié le mouvement de chute des galaxies autour de la zone la plus dense, une
boule de 15 h-1Mpc de rayon, centrée sur une vitesse radiale de ~5000 km/s, en le comparant
aux prédictions d'un modèle de type Tolman-Bondi. Ce modèle décrit l'évolution d'une
distribution sphérique de matière dans un univers en expansion (Olson&Silk 1979). Nous
l'avons testé dans un contexte plus hétérogène en utilisant une simulation N-corps empruntée
au groupe GIF, membre du consortium Virgo (e.g. Kauffmann et al 1999). Nous avons estimé
une masse totale de 4-7h-11015M⊙ pour l'ensemble de la matière contenue dans cette sphère,
avec un rapport Masse/Luminosité M/L = 200-600 h M⊙/L⊙. La distribution de densité
déduite des mouvement particuliers à l'extérieur de cette sphère est cohérente avec un m ~
0.2-0.4. Nous avons par ailleurs montré que le mouvement de chute observé dans la direction
du supposé Grand Attracteur était compatible à l'échelle de l'échantillon, avec l'influence
gravitationnelle des deux concentrations de masse des super amas d'Hydra et du Centaure.
Figure 13 : diagramme de Hubble (vitesse radiale vs distance) dans les directions du
superamas de Persée-Poissons et de la région du Grand Attracteur. Sur le premier, on
distingue nettement l'effet de chute sur la structure située à 85 Mpc (Ho = 57 km s -1 Mpc-1).
Sur le second on devine la superposition de plusieurs effets de chute à 30, 45 et 75 Mpc.
24
Figure 14 : carte de la zone du
superamas de Persée-Poissons
Figure 15 : distribution des vitesses radiales observées (triangles) et champ des vitesses
déduit du profil de densité sur la base d'une simulation de type Tolman Bondi avec M/L = 200600 h M⊙/L⊙
25
I.3.3 La cartographie du champ des vitesses particulières
Le programme sur la cinématique de l'Univers Local s'est achevé par un travail de synthèse
où ont été présentées les premières cartes du champ des vitesses jamais produites à cette
échelle et une mesure original du paramètre de densité de matière m qui confirme les
résultats de WMAP. Ont été utilisées de paire, les relations d'échelle (Tully-Fisher, FaberJackson, Plan Fondamental) en 5 bandes: B, I, J, H, et K, pour un total de 6300 galaxies
(5200 spirales et 1020 elliptiques) distribuées dans un volume de 100h -1Mpc autour de nous.
Les données en bande B, extraites de la littérature et du DSS, servent essentiellement pour
les positions et la morphologie, les données photométriques en bande I et celles du proche
infrarouge proviennent principalement des sondages DENIS et 2MASS et sont beaucoup plus
homogènes. Les données HI proviennent majoritairement des programmes KLUN,
complétées en particulier par les données de Parkes pour l'hémisphère sud. Elles ont fait
l'objet d'une sélection rigoureuse en terme de qualité des données, après une ré-analyse de
l'ensemble des profils 21-cm et une ré-extraction homogène de toutes les largeurs de raie
(stage de Master de Pierre Guillard).
Le champ des vitesses particulières lissé et la correction des biais de sélection (type
Malmquist) sont calculés simultanément au sein d'une même méthode itérative de type
bayésienne, à partir de la définition d'une distance normalisée construite sur la base des
vitesses radiales observées et d'une solution analytique du biais. A chaque cycle, le champ
des vitesses particulières calculé à l'étape précédente est utilisé pour corriger les vitesses
radiales observées et une nouvelle distance non biaisée est extraite. Ainsi, à chaque étape on
utilise un champ des vitesses 3D lissé par une fenêtre tensorielle et corrigé des effets de
distribution non-uniforme et de gradient de vitesses. La méthode complète a été testée avec
une simulation numérique N-corps, sur la base d'un ensemble de 189122 galaxies à l'intérieur
d'un cube de 160 h-1Mpc de côté centré sur le Groupe Local (GIF consortium : Mathis & White
2002, MNRAS 337, 1193). Les distances obtenues ont pu également être confrontés à celles
du catalogue MARKIII (Willick et al 1997, ApJS 109, 333), le seul échantillon de vitesses
particulières de dimensions comparables, montrant une parfaite cohérence.
Un exemple de construction finale du champ des vitesses particulière dans le plan du
superamas local est donné en Fig. 16. On peut y voir la double chute (avant et arrière) au
voisinage des principales structures présentes.
26
Figure 16 :
Reconstruction du champ des vitesses particulières des galaxies à l'intérieur d'une sphère de
80 h-1Mpc de rayon centrée sur le Groupe Local. Les quatre quadrants représentent quatre
coupes selon quatre plans d'orientation différentes, où sont projetées les galaxies situées à
+/- 15° en latitude par rapport au plan. Chaque point représente une galaxies de distance
connue. Le code de couleur/contraste montre l'orientation et l'amplitude de la composante
radiale du champ des vitesses particulières. Le rouge indique une vitesse de fuite, le bleu une
vitesse d'approche par rapport à l'observateur, situé au centre de chaque quadrant.
27
On montre que le mouvement d'ensemble moyen à l'intérieur d'une sphère centrée sur
l'observateur décroit avec la distance et converge au delà de 4000 km.s -1 (i.e. au delà de
l'échelle caractéristique des principaux superamas) vers la prédiction d'un modèle lambdaCDM standard. On évalue ainsi de manière totalement indépendante la valeur du paramètre
de densité de matière m = 0.22 (Fig. 2) donnée par WMAP (Spergel 2006).
Également intéressant est le suivi de la direction du flot d'ensemble avec la distance et la
taille de la sphère : à l'échelle de 20 h -1 Mpc, celle-ci coïncide avec celle du fameux « Grand
Attracteur »; à une échelle supérieure, elle dérive d'abord vers les directions des riches
complexes de Horologium-Reticulum, avant de revenir et de se stabiliser vers (l,b) = (310°,-8°)
au-delà de 40 h-1Mpc.
Cette analyse du champ des vitesses particulières clos le chapitre « KLUN ». Le programme
d'observation HI est également terminé. Les estimations de la constante de Hubble sont
aujourd'hui cohérentes à l'intérieur de leurs barres d'erreur. On a pu également montrer que
les principales estimations du paramètre de densité de matière, analyse du CMB et analyse
de la cinématique des galaxies, s'accordent autour d'une valeur commune de m~0.2, du
moins à l'intérieur du paradigme commun du modèle de concordance. La question du
mystérieux Grand Attracteur de l'article de Lynden-Bell et al 1988 (ApJ 326, 19), est, sinon
tranchée, du moins repoussée à des échelles de distance bien supérieures, et l'ont sait
maintenant qu'il existe de gigantesques superamas de galaxies comme la Concentration de
Shapley ou le nouveau « Great Wall » découvert dans le sondage SDSS. Aujourd'hui, nous
sommes également arrivés au bout des capacités des radiotélescope de la génération des
100-m comme le NRT, ou même d'Arecibo, en matière de grands relevés de galaxies en HI.
Pour aller plus loin, il sera nécessaire d'effectuer des relevés de distances homogènes de 1 à
2 ordres de grandeur supérieurs, relevés qui ne seront réellement possibles qu'avec le
Square Kilometre Array (SKA) bien après 2020 ou 2025.
La publication du dernier papier de synthèse de « KLUN », achevé en 2006, a correspondu à
un moment idéal pour moi pour changer de thématique et de programme scientifique. Outre le
sentiment d'avoir atteint les objectifs fixés pour ce programme d'études extragalactiques et le
constat d'avoir épuisé les ressources des grands radiotélescopes actuels en matière de
données HI, la question de la continuité se posait également en terme d'équipe et
d'environnement de recherche. L'équipe scientifique de KLUN s'était dissoute peu à peu
(départs en retraite, reconversion des plus jeunes) et l'effort de collecte et d'homogénéisation
des données extragalactique, auquel je participais autour de la base hyperleda perdait de son
sens à l'heure des très grands relevés optiques comme le SLOAN ou 2-MASS. C'était donc
l'occasion de reconstruire une nouvelle dynamique, autour d'une équipe forte localement à
Orléans, et autour d'un projet nouveau, particulièrement adapté au NRT et porteur des mêmes
ambitions cosmologique que le programme « KLUN ». On verra que ce projet suit une
démarche épistémologique très similaire au précédent : partir de la mesure instrumentale et
de la physique d'un objet particulier, un pulsar cette fois (et non une galaxie), pour atteindre
des questions fondamentales concernant l'univers dans son ensemble. C'est le sujet de la
partie suivante.
28
Figure 17 : champ de vitesses et paramètre de densité
En haut : amplitude du mouvement d'ensemble observé à l'intérieur d'une sphère de rayon
Rmax centrée sur l'observateur et la courbe attendue dans un modèle cosmologique LCDM
pour un univers plat avec :
n=1, b = 0.04, h = 0.57, et  m = 0.22 +/- 0.02
En bas : direction du mouvement d'ensemble en coordonnées galactiques et son évolution
avec Rmax=10-60 h-1Mpc. Les principaux autres résultats publiés sont indiqués en rouges.
29
30
PARTIE II :
les projets « pulsars »
Depuis mi-2006, je me suis impliqué progressivement dans les programmes pulsars de
Nançay, en particulier pour le support et complément radio indispensable aux observations
hautes énergies dans les domaines X et gamma. J'ai activement participé à la mise en place
d'une collaboration nationale et internationale sur ce thème, qui a abouti à la signature d'un
Memorandum of Understanding pour le support du NRT à FERMI et à la structuration des
équipes françaises et européennes autour des observations multi-longueur d'onde des
pulsars (collaborations FERMI, AGILE, INTEGRAL, XMM-Newton et HESS), notamment au
sein du GdR PCHE. Mon changement de thématique a aussi conduit à la création d'une réelle
équipe « pulsar-Nançay » avec mon collègue I.Cognard (LPC2E) et permis d'accrèter trois
thésitifs (G. Desvignes, en 2006-2009, D. Ait Allal, en 2008-2011, A. Lassus en 2010-2013),
ainsi que trois post-docs (R.Ferdman et A.Corongiu, en 2008 et 2009; M.Serylak en 2011 et
2012), et finalement un nouveau poste d'Astronome Adjoint, J.-M. Griessmeier arrivé en
septembre 2010, comme support à la partie radio basse fréquence, liée au développement de
LOFAR.
J'ai en particulier oeuvré pour la reconnaissance internationale de ce « groupe pulsars », en
tissant des liens solides avec nos homologues des grands radiotélescopes européens autour
d'un programme « European Pulsar Timing Array » (EPTA), visant à construire un réseau de
pulsars millisecondes stables pour la détection d'ondes gravitationnelles d'origine
cosmologique dans le domaine du nHz. Cette nouvelle collaboration, après un workshop
fondateur organisé à Nançay en octobre 2006, a donné lieu à un autre Memorandum of
Understanding portant sur la mise en communs des données de chronométrie radio,
l'échange d'étudiants et de post-docs, et la définition d'une politique scientifique commune.
L'EPTA s'est depuis doté d'un Executive Committee, dont je fais partie pour représenter
Nançay, et fonctionne avec des ateliers semestriels et des visio-conférences mensuelles. Le
monitoring de ce réseau de pulsars millisecondes se structure aujourd'hui à l'échelle de la
planète, avec la construction de liens forts avec l'Australie (Parkes, Swinburn : PPTA) et les
USA (Green Bank, Arecibo : NANOGRAV). Enfin, le programme EPTA a conduit récemment
au projet LEAP (financé par l'ERC) visant la combinaison cohérente des cinq antennes
européennes de la classe des 100 m (Jodrell Bank, UK, Westerbork, NRL, Effelsberg, Ger,
Cagliari, It, et Nançay, Fr). Ce projet permettra, à l'horizon 2011, la constitution d'un télescope
31
unique d'un diamètre équivalent à 194 m (un équivalent d'Arecibo, mais avec l'accès à une
bien plus grande portion du ciel). Il apportera notamment à notre groupe un post-doc de trois
ans à partir du printemps 2011.
L'objectif scientifique ultime du programme observationnel sur les pulsars à Nançay est la
détection d'un fond d'ondes gravitationnelles cosmologique, en se basant sur les propriétés
d'horloges ultra-stable de cette catégorie d'objets astrophysiques. Par fond d'ondes
gravitationnelles, on entend principalement un fond stochastique dans une gamme de
fréquence entre 10-9 et 10-7 Hz, contribution d'un ensemble de trous noirs binaires massifs (>
107 M⊙) situés au coeurs des amas de galaxies, dans un univers dont l'évolution est
gouvernée par l'assemblage hiérarchique de halos de matière sombre. Ce programme passe
par un important effort collaboratif pour explorer l'ensemble des aspects théoriques,
empiriques et instrumentaux qu'il recouvre. On doit en effet à la fois savoir caractériser la
forme de l'émission gravitationnelle en fonction des différentes sources possibles, élaborer
des méthodes de traitement des données de chronométrage pour séparer les diverses
composantes de bruit, comprendre la nature intrinsèque de ce bruit en relation avec la
structure interne des objets et de la physique de leur émission, et construire la donnée
« temps d'arrivée » elle-même en poussant constamment les performances de
l'instrumentation. Comme pour le programme « KLUN », ce cheminement passe par une
connaissance approfondie d'un objet astrophysique, ici un pulsar et non plus une galaxie. En
effet, tout comme on partait des caractéristiques de l'émission HI d'une galaxie, d'une étude
physique et d'une étude de population, pour définir une distance ou une vitesse
cosmologique, l'étude de « l'objet pulsar » est indispensable pour passer de la mesure d'un
profil temporel d'émission dans diverses longueur d'ondes à la mesure plus abstraite d'un
« temps », ou plus exactement d'un « résidu de temps d'arrivée », interprêtable dans une
perspective cosmologique. Nous commencerons donc par aborder ces aspects
astrophysiques, liant structure interne, rotation et émission électromagnétique, avant de
d'évoquer les aspects plus purement gravitationnels et cosmologiques basés sur les
propriétés de stabilité temporelle de ces horloges célestes.
II.1 Populations de pulsars : les synergies radio/X/gamma pour comprendre l'émission
des étoiles à neutrons
Les mécanismes physiques à l'origine de l'émission d'une étoile à neutrons sont a priori très
complexes, alliant émission thermique X par chauffage de la calotte polaire, émission nonthermique par divers processus d'accélération tels que diffusion Compton inverse des photons
X thermiques, rayonnement synchrotron spontané à haute altitude au dessus de la calotte
polaire, ainsi que rayonnement de courbure et diffusion Compton inverse le long de vastes
cavités externes qui s'étendent jusqu'à la haute magnétosphère en suivant des caustiques
aux formes variées.
A l'aube du lancement du satellite FERMI, on ne connaissait que sept pulsars émetteurs
gamma, et ce grâce au détecteur EGRET qui équipait le Compton Gamma-Ray Observatory.
Deux familles de modèles d'émission s'opposent ou se complètent : les modèles « Polar
Cap » où l'émission démarre juste au dessus des pôles magnétiques et peut s'étendre à
haute altitude; les modèles à cavité externes « Outer Gap » et « Slot Gap » où les particules
sont accélérées seulement à haute altitude, dans de caste vides entre une surface de charge
nulle et la limite du cylindre-lumière (distance à l'axe de l'étoile où la rotation des lignes de
champ magnétique atteint la vitesse de la lumière). Les modèles prédisent différentes formes
du spectre haute énergie et des déphasage différents entre les pics d'émission radio, X et
32
gamma.
La clef de la réponse à ces questions se trouve donc dans des campagnes d'observation
multi-longueur d'ondes de pulsars, de manière à constituer des échantillons statistiquement
représentatifs de la population d'étoiles à neutrons de notre Galaxie. Cela passe en outre par
une organisation des différents observatoires et sondes spatiales à l'échelle planétaire.
33
Figure 18 : Schéma de la magnétosphère des pulsars, représentant les régions d’accélération
des particules chargées dans les différents modèles théoriques : calotte polaire (Polar Cap ),
cavité à fentes (Slot Gap ) et cavité externe (Outer Gap ). Crédit : Alice Harding et Lucas
Guillemot
34
II.1.1 Le magnetar « radio » XTEJ1810-197
(Camilo et al 2007)
Un premier exemple d'observation coordonnées radio/hautes-énergies, où la disponibilité du
NRT a été un atout majeur, est la campagne de suivi du pulsar X et magnetar XTEJ1810-197
débutée au printemps 2006. Cet objet a été découvert en 2003 par RXTE lors d'un soudain
sursaut en rayons X (Ibrahim et al 2004, ApJ 609, L21). La pulsation radio a quant à elle été
mise en évidence pour la première fois le 17 mars 2006 (Camillo et al 2006, Nature 442 892)
par des observations au radiotélescope de Parkes. La détection d'une émission radio est un
cas unique pour un magnetar ! Un mois plus tard commençaient des observations
quotidiennes au NRT et s'organisaient des observations conjointes au GBT, au VLA et avec le
satellite X Chandra.
Nançay a fourni l'essentiel des données de chronométrage et le monitoring du flux radio à 1.4
GHz, la plus grande sensibilité du GBT a permis une étude détaillée du profil radio à 1.9 GHz,
le VLA a été utilisé pour obtenir une calibration très précise du flux radio à 1.4GHz, et les
observations de Chandra simultanément avec le GBT ont permis de montrer la coïncidence
des phases d'émission X et radio. Ces dernières suggèrent une origine et une localisation
commune des émissions X et radio.
Le bilan de cette campagne est l'observation d'une incroyable variabilité du profil d'émission
radio, avec parfois des sauts d'intensité extrêmement brusques d'une pulsation à l'autre. Le
bruit de timing, et donc les irrégularités de rotation, sont par ailleurs très importantes et on a
observé une très forte diminution du freinage, en corrélation avec une chute régulière du flux
radio et un élargissement du pulse au cours des neufs mois d'observation. Pour ces aspects,
le comportement violent et hiératique est à rapprocher de celui plus régulier de certains
pulsars intermittents, comme PSRB1931+24 (e.g. Kramer et al 2006, Science 312, 549), qui
mettent en valeur le lien entre émission, magnétosphère et énergie de rotation. Le pulsar n'est
plus visible depuis les premiers mois de 2007.
Enfin, le suivi radio de ce pulsar a été un bel exemple de savoir-faire spécifique autour de
l'utilisation du NRT. Il illustre la réactivité de l'instrument et sa parfaite gestion pour des
programmes en alerte de type «Target Of Opportunity ». Il démontre aussi la capacité de
l'instrument à offrir la l'opportunité d'un monitoring dense, avec des observations quotidiennes
sur une période de plusieurs mois. Cette capacité est quasiment unique au monde, partagée
uniquement avec le Lovel Telescope de Jodrell.
35
Figure 19 : Dérivée de la fréquence de rotation (en haut) et densité de flux à 1.4 GHz pour le
magnetar XTEJ1810-197. Le panneau du milieu donne l'évolution quotidienne du maximum
du pic d'émission radio mesuré à Nançay, le panneau du bas montre l'évolution du flux
moyen sur la période en combinant les données de Nançay (points), de Parkes (ronds) et du
VLA (triangles avec barres d'erreur).
36
II.1.2 La collaboration FERMI :
une campagne d'observations conjointe radio/gamma
(Smith et al 2009, Pellizzoni et al 2009, Abdo et al 2009a, 2009b, 2009c, 2009d, 2009e, 2009f,
Abdo et al 2010a, 2010b, 2010c, 2010d, 2010e, 2010f, Weltevrede et al 2010, Ramson et al
2010, Cognard et al 2010 submitted, Guillemot et al 2010 in prep)
À Nançay, depuis le printemps 2006, quelques 1000 heures de télescope par an sont dédiées
au support des observations de pulsars gamma avec le satellite FERMI. Le but de ce
programme est double : 1) fournir des contraintes fortes sur le physique et les mécanismes
d'émission des pulsars (l'étude de la différence de phase de pulsation entre radio et gamma
permettra de séparer, valider ou rejeter la plupart des modèles d'émission actuels); 2) garantir
le succès de la collecte de données à haute énergie en fournissant des éphémérides précises
et régulières permettant d'intégrer les photons gamma en phase avec la rotation de l'étoile à
neutrons.
Les candidats a priori les plus probables pour cette émission d'un flux gamma détectable
étaient principalement de jeunes pulsars souffrant de « hoquets » (glitches) et d'un bruit de
rotation important (timing noise). Cela implique un monitoring à la fois dense et sur le long
terme de ces objets, en particulier tout au long de l'opération du satellite FERMI, qui est sur le
ciel depuis juin 2008 et ce pour cinq à dix années. On découvrira cependant que la population
de pulsars millisecondes gamma est au moins aussi importante que celle des pulsars jeunes.
Pour la campagne d'observation radio, les objets sélectionnés sont évidemment ceux qui sont
succeptible d'avoir le plus fort taux de production de rayonnement gamma, Ce dernier étant
proportionnel à la racine de Ė, la perte d'énergie de rotation, on a gardé pour ce programme
tous les objets Ė > 1034 erg.s-1, un seuil suggéré par les modèles théoriques d'émission et par
confirmé par les quelques détections d'EGRET.
Les observations de Nançay, coordonnées avec celles des autres grandes antennes radio de
la planète (Nançay observe officiellement 80 sources sur une liste de 220 candidats), ont
permis en deux ans de détecter à haute énergie (30 MeV-300 GeV) 36 pulsars sur la base
des éphémérides radio. Vingt-deux de ces pulsars sont, comme attendu, des objets jeunes.
Quatorze sont des pulsars vieux recyclés appartenant à la classes des millisecondes (MSP's),
et sur neuf d'entre eux, on voit clairement le rayonnement pulsé en gamma en intégrant en
phase sur les premiers mois d'opération du satellite. C'est sur ces objets en particulier que la
contribution de Nançay a été le plus visible. On suit en effet très régulièrement un grand
nombre de pulsars millisecondes avec un instrumentation adéquate. Les observations sont
effectuées systématiquement en deux fréquences, à 1.4 GHz et 2.2 GHz, permettant une
correction des variations de Mesure de Dispersion (DM) et un ainsi un alignement très fiable
des profils radios et haute énergie. La découverte de la population de millisecondes gamma a
donné lieu à une publication dans la revue Science (voir section suivante).
37
Figure 20 : Agenda des observations à Nançay sur le programme « hautes énergies, depuis le
printemps 2006. Chaque ligne représente un pulsar, chaque « tic » dénote une observation au
NRT
38
Au cours de ses dix-huit premiers mois de fonctionnement, FERMI a permis de découvrir ces
nombreux pulsars gamma en suivant principalement deux voies : 1) pour les pulsars déjà
connus, en utilisant les modèles de chronométrage issus des observations radio (36 objets);
2) en faisant une recherche aveugle de périodicité directement dans les données gamma,
sans l'aide de la radio (24 objets). Or, au cours de la dernière année, nous avons expérimenté
une troisième voie, exploitant le fait que de très nombreux objets vus par FERMI comme des
sources de rayonnement continu restaient sans contrepartie astrophysique aucune (plusieurs
centaines de sources FERMI non-identifiée)... Le NRT et les autres radiotélescopes de la
planètes ont donc recherché la présence de pulsars dans la direction de ces sources
orphelines. Résultats : 30 pulsars millisecondes (et exclusivement des millisecondes !) trouvés
en seulement quelques mois d'effort international conjoint depuis le dernier trimestre 2009,
alors qu'il a fallu presque trois décennies pour mettre à jour l'ensemble de la population
actuelle connue, forte de seulement 60 pulsars millisecondes Galactiques ! Trois de ces
nouveaux objets (PSRJ2017+0603, PSRJ2302+4442 et PSRJ2043+1710) ont été trouvés à
Nançay dès le mois d'octobre 2009, et les premières éphémérides produites ont permis après
quelques mois de reconstituer après coup le phasogramme de la pulsation gamma. Le NRT a
également servi à la confirmation de plusieurs autres détections et alimenté la base de temps
d'arrivées permettant la caractérisation (Période, dérivée de la période, paramètre orbitaux)
de ces nouveaux objets.
Si l'on fait un premier bilan des profils d'émission observés en gamma, on voit que la courbe
de lumière typique d'un pulsar en gamma montre deux pics, avec une séparation de l'ordre de
0.4 en phase, et le premier pic gamma étant en retard de 0.1 à 0.2 en phase par rapport au
pic radio principal. Ces résultats contraignent fortement le choix des modèles d'émission et
favorisent en particulier les processus d'émission ayant lieu à haute altitude dans la
magnétosphère de l'étoile à neutron. On préfère donc aujourd'hui les modèles de type cavité
externe au détriment des modèles à émission depuis la calotte polaire. Ce fait est confirmé
par la forme de la coupure du spectre gamma observée aux plus hautes énergies.
Un autre résultat important est qu'il devient clair que la limite théorique d'émission gamma,
liée jusqu'alors à un seuil de 1034 erg.s-1 en énergie de freinage Ė, était largement surestimée,
20 pourcents des objets observés montrant un Ė en dessous de ce seuil. On s'aperçoit enfin
que le flux gamma est corrélé, non pas avec l'intensité du champ magnétique à la surface de
l'étoile, mais avec la valeur de celui-ci au niveau du cylindre lumière, là où les lignes de
champs sont brisées par la rotation, confirmant encore une émission gamma à haute altitude.
39
Figure 21 : Diagramme Période vs. Dérivée de la Période pour les pulsars détectés par
FERMI. En vert les 36 pulsars jeunes du programmes radio, en bleu les 16 pulsars détectés
en gamma directement, en rouge les premiers 7 pulsars millisecondes mesurés. En rouge, les
lignes d'iso-freinage (Ė).
40
L'apport scientifique de ce vaste programme de support radio à FERMI concerne avant tout
notre compréhension de la physique et de la géométrie de l'émission. Au-delà du choix du (ou
des) modèle(s) et de leurs paramètres, un autre enjeu est apparu, celui de caractériser la
population de pulsars dans la Galaxie. Deux constats ressortent de la distribution de ce
premier échantillon de pulsars à haute énergie. Le premier est que l'on tend à découvrir la
présence de pulsars derrière la plupart des sources brillantes continues à haute énergie dans
la Voie Lactée. Les étoiles à neutrons participent donc de manière importante par leur
émission électromagnétique au bilan énergétique de la Galaxie, et leur activité a tendance à
masquer les sources plus faibles que l'on souhaiterait étudier. Le second est que, si le rapport
de population entre les pulsars gamma émetteurs radio et ceux qui semblent invisibles dans
cette gamme de longueur d'onde semble dépendre au premier ordre de la géométrie de
l'émission (une émission gamma à haute altitude, telle qu'elle semble favorisée par les
observations, implique des caustiques balayant un angle solide bien plus large que le
faisceau radio issu de la calotte polaire, et donc une population de pulsars gamma non
observable en radio), quelques résultats indiquent un proportion qui dépend également de
l'énergie de freinage, donc en quelque sorte de l'âge du pulsar, comme si différentes phases
d'émission, avec des mécanismes différents pouvaient se succéder (cf Pierbattista 2010). Sur
ce point particulier, une meilleure compréhension de l'émission radio serait une avancée très
importante. On pourra s'appuyer en particulier sur la finesse de résolution des profils de
phase de l'émission radio obtenus au NRT et sur les mesures de polarisation du signal qui
permettent également de contraindre la géométrie du faisceau.
41
Figure 22 : Le ciel vu par FERMI. Distributions des pulsars détecté en Janvier 2010
42
II.1.3 Le cas des « Millisecondes »
(Abdo et al 2009b, 2009e, 2010d, Ramson et al 2010, Cognard et al 2010 submitted,
Guillemot et al in prep)
Le premier pulsar milliseconde à avoir été découvert par FERMI, outre PSRJ0218+4232 déjà
connu grâce à l'instrument EGRET sur le Compton Gamma Ray Observatory, est
PSRJ0030+0451. Ce pulsar était exclusivement suivi à Nançay et était un outsider parmi les
candidats possibles à la détection en gamma. Son énergie de freinage de 3.5 x 10 33 ergs-1 le
mettait en effet bien un ordre de grandeur en dessous du seuil d'émission gamma attendu. Il a
pour ces raisons fait l'objet d'un article à part, indépendamment de la publication dans
Science, qui retrace la détection de sept autres premiers objets.
La détection gamma des MSP's, bien que très incertaine au départ, était un des objectifs clés
de FERMI, car elle apporte de nouveaux champs d'application pour tester les modèles
d'émission. De fait, les MSP's diffèrent du gros de la population de pulsars dits « normaux »
sous bien des aspects.
Tout d'abord, ils ont un champ magnétique de surface qui est quatre ordres de grandeur plus
faible que pour les pulsars normaux, de sorte que la création de paires e- /e+ est moins
efficace et l'émission haute énergie moins intense que pour les pulsars jeunes. Pour la même
raison, le champ d'accélération E// n'est a priori plus écranté pour une partie importante de la
calotte polaire, de sorte que les particules primaires continuent a accélérer et pourrait émettre
à haute altitude au dessus des pôles. Leurs plus courtes périodes de rotation induisent
également une plus large calotte polaire, et donc un plus grande chance pour nous
observateur d'intercepter les faisceaux d'émissions issus des deux pôles à la fois. Les profils
d'émission, ou phasogrammes, sont donc nécessairement plus complexe que ceux des
pulsars normaux. Enfin, les phases d'accrétion et d'accélération qui ont précédé leur « réallumage » ont pu changer non seulement leur masse, mais aussi la structure de leur champ
magnétique, affectant donc les processus d'émission.
Or, un résultat important qui se dégage de ces observations multi-longueurs d'onde, est qu'on
observe des décalages systématiques entre les profils d'impulsion radio et gamma, et ce
décalage semble être une caractéristique commune à tous ces MSP's ... Au final, l'émission
gamma des MSP's semble qualitativement très comparable à celle des pulsars jeunes,
évoquant pour la plupart des mécanismes d'émission semblables, situés dans la haute
magnétosphère !
En conclusion, les pulsars millisecondes sont de fortes sources de rayonnement haute
énergie, qui sont bien détectées par FERMI comme des sources gamma continues, et pour
lesquels un complément d'observation radio, i.e. une éphéméride à jour, est indispensable
pour résoudre la pulsation à haute énergie. Par ailleurs, FERMI est apparu comme un outil
très efficace pour découvrir de nouveaux millisecondes, bien plus que ne peuvent l'être des
recherches radio, grâce à un relevé complet du ciel et donc un recensement complet pour
cette population d'objets recyclés. Les relevés radio sont en effet limités par un champ de vue
au mieux de quelques dizaines de minutes d'arc, et les millisecondes sont parmi les plus
faibles en radio au sein de la population totale connue. Bien qu'indirectement, par cette
capacité insoupçonnée de découvreur de pulsars millisecondes, les observations de FERMI
vont avoir un impact très important sur les programmes internationaux de recherche d'ondes
gravitationnelles ou de tests des théories de la Gravitation par le chronométrage. Avec une
population Galactique de millisecondes augmentée quasiment de 50% par rapport à il y a
43
deux ans, on augmente le nombre de systèmes binaires relativistes intéressants où l'on peut
mesurer des paramètres post-képlériens, et on a également des chances de faire grossir
significativement le petit échantillon de pulsars très stables qui devrait permettre au terme de
quelques années la détection d'un fond ondes gravitationnelles.
44
45
Figure 23 : Profil du pulsar milliseconde PSRJ0030+0451 dans différentes fenêtres du
domaine gamma (en bleu) et en radio à Nançay (en rouge)
Pour ce qui est d'une recherche complémentaire dans d'autres longueur d'onde et d'autre
domaines d'énergie, les cinq pulsars millisecondes PSRJ0613-0200, PSRJ1911-1114,
PSRJ1600-3053, PSRJ1853+1303 et PSR2129-5721 ont fait l'objet d'une campagne
d'observation particulière avec XMM-Newton, au sein d'une collaboration de longue date avec
le groupe de Nathalie Webb du CESR. Les quatre premiers ont été suivis en radio à Nançay,
le dernier à Parkes. Les données FERMI ont également été analysées pour chacun d'entre
eux, mais seul PSRJ0613-3053 a pu pour l'instant être détecté dans ce domaine d'énergie.
Une pulsation de l'émission X a pu être mise en évidence et analysée pour PSRJ0613-0200,
PSRJ1911-1114 et PSR2129-5721. Ces données permettent, en comparant formes et
largeurs des pics, et en analysant les décalages de phase relatif, entre les émissions pulsées
gamma, X et radio, de contraindre le lieu et la taille des régions d'accélération des particules.
L'étude de PSRJ0613-3053 en particulier a permis de montrer qu'il existe très probablement
deux régions distinctes d'émission X : une composante thermique issue de la calotte polaire et
46
une composante non thermique localisée dans la haute magnétosphère. Ces résultats font
partie intégrante d'une thèse par B.Pancrazi (CESR).
Figure 24 :
Courbes de lumière en X (XMM-Newton) et radio (Nançay) pour le pulsar PSRJ1911-1114
montrant la coïncidence de phase des émissions dans les deux domaines d'énergie.
47
Figure 25 : Exemples de phasogrammes gamma obtenus par FERMI-LAT au dessus de 100
MeV pour six pulsars millisecondes suivis à Nançay et leur profil radio correspondant. Au-delà
du fait que les éphémérides produites par le NRT étaient très utiles pour phaser les photons
gamma, ses données permettent un calage temporel absolu des deux faisceaux radio et
gamma.
48
II.1.4 Une étude particulière de deux pulsars jeunes
(Theureau et al 2010)
Les pulsars PSR J048+6021 et PSR J2240+5832 furent découverts à Nançay en 1997, au
cours d'un sondage dans le plan galactique nord. Leur suivi (exclusif) avec le NRT, et la mise
à jour régulière des éphémérides depuis le lancement du satellite FERMI ont permis leur
détection en gamma. On a pu mesurer leurs phasogrammes gamma, échantillonner leur
spectre haute énergie entre 0.1 et 10 GeV, et comparer la géométrie de l'émission gamma à
celle du cône d'émission radio déduite des mesures de polarisation. Leur étude a été
l'occasion d'une analyse exhaustive de leurs caractéristiques et de leur environnement,
faisant le bilan de 12 années de chronométrage radio à Nançay et des observations dans de
multiples longueurs d'onde, soit pré-existantes dans la littérature soit acquise directement
pour cette étude.
Les deux objets se ressemblent étrangement. Ils s'agit de pulsars jeunes, d'âge
caractéristique de 61 et 151 milliers d'années respectivement, et l'analyse des résidus de
temps d'arrivées sur 12 ans montre qu'ils subissent tous deux de nombreux glitches. On
observe en particulier la même perte d'énergie par freinage, ce qui laisse supposer une même
luminosité gamma intrinsèque. Enfin, ils possèdent tous deux un unique pic gamma (ce qui
est rare dans le catalogue de FERMI), très décalé du pic d'émission radio (respectivement
~0.37 et ~0.59 en phase).
Figure 26 : résidus (post-fit) de temps d'arrivée (TOA) pour 12 années de monitoring radio de
PSRJ0248+6021 au moyen de trois instrumentations successives. Les principaux glitches
sont indiqués par des traits verticaux.
49
Figure 27 : Image gamma du plan Galactique dans la région de PSRJ0248+6021 et
PSRJ2240+5832 (crédit Nasa)
Figure 28 :à gauche : environnement de PSRJ0248+6021 en optique (fond) et en radio à 1.4
GHz (contours). On montre également la direction du mouvement propre (en jaune) et celle
de la polarisation linéaire. L'image de droite est un zoom de la précédente, montrant la non
coïncidence avec une étoile du champ.
50
Le cas sans doute le plus intéressant est celui de PSR J048+6021. Celui-ci se trouve sur le
bord d'un gigantesque complexe HII, appelé W5 ou nébuleuse du « foetus », centré sur
l'amas ouvert IC1848 et situé dans le Bras de Persée à 2 kpc du Soleil. A partir de la seule
mesure de dispersion (DM = 370 pc cm-3, une valeur élevée), les modèles de distribution
électronique suggèrent pourtant pour ce pulsar une distance qui le placerait bien au delà des
limites de la Voie Lactée dans cette direction (>43 kpc !). Le même modèle prédit un DM de
seulement 61 pc cm-3 à la distance de la nébuleuse. Si le pulsar appartient bien à ce
complexe, l'excès de DM observé (~310 pc cm -3 !) supposerait l'existence d'un écran d'une
densité électronique <ne>~18 cm-3, bien supérieure aux <ne>~0.03 cm-3 que l'on observe en
moyenne dans le milieu interstellaire. Cependant, des images infrarouge récentes de la zone
(collaboration WISE, Wright et al 2010) montrent que PSR J048+6021 se trouve en effet dans
la zone la plus épaisse et dense de la coquille d'hydrogène ionisé, où une densité
électronique de cet ordre est tout à fait plausible. La distance de 2 kpc est confortée par deux
autres observables : la mesure précise du mouvement propre du pulsar issue du
chronométrage radio, qui donne à cette distance une vitesse transverse de 500 km/s, une
vitesse certes élevée, mais tout à fait typique; et la grande variation de DM entre 2006 et 2010
(~0.3 pc cm-3 per year), qui suggère que l'objet se déplace rapidement dans un
environnement dense. Enfin, des mesures Doppler montrent que le nuage HI dans lequel est
le pulsar est situé entre 2 et 3 kpc.
On s'attendait dans cet environnement dense à observer une nébuleuse à vent de pulsar
(PWN) associée à PSR J048+6021, mais les recherches en X (télescope XRT de Swift, en
décembre 2009) ou « off-pulse » dans les données FERMI n'ont rien donné, malgré la
coïncidence avec une intéressante structure allongée de 15' d'arc vue à la fois en optique
(POSS-II) et à 21 cm (NVSS).
La discussion sur la distance et sur l'environnement de ces pulsars est importante car elle fait
apparaitre deux choses :
1) l'imprécision de l'estimation de la distance issue de l'association d'une mesure de
dispersion et d'un modèle de distribution électronique, si précis soit-il. Dans le cas de
PSR J0248+6021, on a mis en évidence une surestimation d'un à deux ordres de
grandeur, par le simple fait que ce pulsars est encastré au sein d'une région HII
particulièrement dense.
2) Par ricochet, ces mesures de distances majoritairement basées sur le DM ont une
conséquence directe sur la luminosité gamma intrinsèque estimée, et donc sur le
paramètre d'impact ou « beaming factor » et sur la géométrie estimée du faisceau.
Pour ces deux pulsars, l'étude de leur environnement à travers la collecte de données
multi-longueur d'onde a permis de réduire l'ambiguité sur la distance.
Enfin, c'est une des première fois où l'on a pu faire conjointement une étude de la géométrie
du faisceau à la fois à haute énergie et en radio, d'une part, en comparant le profil gamma aux
modèles d'émission « Outer Gap » et « Two Pole Caustic », et d'autre part, sur la base des
variations de l'angle de polarisation linéaire, en comparant le profil radio au modèle
phénoménologique du vecteur tournant (« rotating vector model »). Mais si elle montre un
relatif accord entre modèles radio et gamma, favorisant pour les deux objets le modèle à
cavité externe avec une émission voisine du cylindre lumière, cette étude a mis en évidence la
fragilité de ce type de résultat d'ajustement.
51
Figure 29 : courbes de lumière multi-longueur d'onde pour PSRJ0248+6021 et
PSRJ2240+5832. Les quatre panneaux supérieurs montre le profil d'émission gamma, on voit
en bas les profils radio à une ou deux fréquences (1.4 GHz et 2.0 GHz ). Le panneau
intermédiaire (« P.A. ») montre l'angle de position de la polarisation linéaire en fonction de la
phase et l'ajustement d'un modèle RVM (Rotating Vector Model).
52
53
II.2 La collaboration EPTA.
Le chronométrage des pulsars est aussi un outil pour tester les théories de la Gravitation et
détecter un fond d'ondes gravitationnelles d'origine cosmologique. Ce type d'applications, bien
que peu rentable en termes de publications car reposant sur des observations sur le long
terme, est d'un enjeu extraordinaire pour la Physique Fondamentale et la Cosmologie. Et le
NRT est probablement l'un des rares instruments au monde capable de fournir la qualité et le
taux de données nécessaires.
La politique de l'EPTA est de confier la conduite des différents projets de publication aux
étudiants et Post-Docs membres de la collaboration. Mon rôle n'a donc pas été leader sur
aucun des papiers mentionnés ci-dessous, bien que j'aie participé activement à la définition
des projets, à la préparation des données et à la rédaction des articles. Je suis en particulier
co-PI des programmes d'observation EPTA au NRT (ce qui représente environ 2000 heures
par an de temps de télescope).
Figure 30 :
Monitoring radio d'un réseau de pulsars
stables pour mesurer toute déformation de
l'Espace-Temps due au passage d'une onde
gravitationnelle au niveau de la Terre
Modélisation fine d'un système binaire
relativiste et tests des théories de la
Gravitation à partir des données de
chronométrage radio de pulsars.
54
II.2.1 Quelques résultats intéressants à partir du monitoring de pulsars recyclés,
membres de systèmes binaires...
(Lazaridis et al 2009, Ferdman et al 2009, Desvignes et al 2008, Janssen et al 2010)
Avec des périodes orbitales de quelques heures, les systèmes binaires compacts
pulsar/naine-blanche ou pulsar/étoile-à-neutrons sont de fabuleux observatoires pour tester
les théories de la Gravitation en champ fort. Pour les systèmes les plus intéressants, la
précision de chronométrage permet en effet en une poignée d'années de mesurer l'ensemble
des paramètres orbitaux, képlerien et post-képleriens. Outre la mesure précise des masses
des deux composantes, très utile pour tous les modèles de structures interne d'étoiles à
neutrons, on évalue ainsi pour ces systèmes : la précession orbitale, les paramètres de l'effet
Shapiro, le redshift gravitationnel et le rétrécissement de l'orbite par émission d'onde
gravitationnelles. L'effet Shapiro est par exemple mesuré à mieux que 0,05% près avec le
système du pulsar double PSRJ0737-3039. Dans quelques rares cas, on mesure également
la précession géodétique due au couplage spin/orbite, on évalue le rayonnement
gravitationnel dipolaire issu du couplage entre champ scalaire et champ vectoriel (cas de
binaire très assymétriques), et on peut fixer une limite supérieure intéressante aux variations
de la constante de Gravitation.
Ainsi, par exemple, les données acquises sur les derniers 15 ans pour le système double
pulsar/naine-blanche PSR J1012+5307 ont permis, en associant Effelsberg, Westerbork,
Jodrell Bank et Nançay, d'obtenir une précision inégalée sur les paramètres de chronométrie
et de mesurer la parallaxe de la source. Ont été obtenues en particulier, une limite supérieure
pour l'excentricité, ainsi que des mesures de la variation de demi-grand axe projeté et de la
variation de la période orbitale. Cette dernière mesure est utilisée pour mettre une limite
supérieure sur l'émission dipolaire d'onde gravitationnelles et sur les variations de la
constante de Gravitation G (e.g. Ġ/G < (− 0. 7 ± 3. 3) × 10−12 yr−1, une mesure qui s'approche
du résultat inégalé des expériences laser-Lune). Ce travail était conduit par K.Lazaridis, PhD
à Bonn.
Les données combinées de Nançay, Jodrell Bank et Westerbork, ont servi à mettre en
évidence la précession géodétique (P=157 ans) de la double étoile à neutrons
PSRJ1906+0746, à partir de ses effets à la fois sur la forme du profil radio et sur l'évolution de
l'angle de position de la polarisation linéaire avec le temps. Cette dérive temporelle a permis
en particulier de reconstruire avec précision la géométrie de l'émission en utilisant le modèle
classique de polarimétrie de Radhakrishnan &Cooke (1969). Ce travail était conduit par notre
étudiant en thèse, G.Desvignes, à Orléans; il est en cours de publication pour A&A.
55
Figure 31 : diagramme Masse-Masse pour le pulsar double PSRJ0737-3039. Pour une théorie
de la Gravitation donnée, chaque paramètre post-képlérien apparaît comme une certaine
fonction des deux masses du système. La zone d'intersection des courbes illustre la
consistance de la théorie utilisée (ici la Relativité Générale). Voir Thèse Grégory Desvignes
Figure 32 : profil de PSRJ1906+0746 à
1.4GHz. L'insert illustre la dérive du profil en
fonction de l'angle d'impact avec la ligne de
visée. Le panneau du bas montre l'angle de
position de la polarisation linéaire et
l'ajustement d'un modèle RVM
Figure 33 : évolution au cours du temps
de la séparation en phase entre les deux
pics radio. La dérive est conséquence de
la précession géodétique du pulsar.
Voir Thèse Grégory Desvignes
Par ailleurs, les données de chronométrage du pulsar binaire PSRJ1802-2124, obtenues à
56
Nançay, à Parkes et au GBT, ont permis d'étudier cet autre système pulsar/naine-blanche en
grands détails. Grâce à une orbite vue pratiquement par la tranche (~80°), on a pu mesurer
par exemple le délai Shapiro et les masses des deux composantes. Enfin on s'est aperçu que
le système était relativement atypique : le pulsar possède une faible masse (1.23 Mo) et son
compagnon est une naine blanche plutôt massive (0.79 Mo); sa rotation est plutôt lente et
contraste avec une courte période orbitale. Ces deux aspects favorisent une phase
d'enveloppe commune dans le passé comme certaines autres binaires de masse
intermédiaires (intermediate mass binary pulsars, IMBP's). Ce projet était conduit par notre
Post-Doc, R.Ferdman, à Orléans et Nançay.
Un dernier papier sur ce thème des pulsars binaires recyclés a été publié début 2010, mené
par G.Janssen, PhD à Westerbork. On y fait le bilan du monitoring à long terme et multifréquence de quatre pulsars millisecondes (PSRJ1745-0952, PSRJ1918-0642, PSRJ17212457, PSRJ1810-2005) à partir des observations de Westerbork, Nançay et Jodrell Bank.
Outre une mise à jour des modèles de chronométrage, ces données ont permis de mesurer
des vitesses transverses des objets et le long de la direction d'une des sources (PSRJ19180642), d'étudier l'effet de la scintillation due au milieu interstellaire.
D'autres publications sont déjà sur les rails. C'est le cas d'une étude de l'influence des
variations de profil de PSRJ1022+1001 sur les données de chronométrage (Purver et al),
d'une mise à jour des paramètres du modèle du pulsar double PSRJ0737-3039 (Kramer et al)
et d'une analyse des systèmes binaires relativistes PSRJ1756-2251 (Ferdman et al) et
PSRJ2051-0827 (Lazaridis et al).
D'une manière générale, outre une moisson de résultats intéressants, ces expériences de
publications communes multi-télescopes ont démontré plusieurs choses :
–
l'efficacité de la collaboration EPTA qui permet de gérer et d'harmoniser des sous-projets
scientifiques, qui sont confiés aux doctorant et post-doc du consortium
–
l'intérêt de compiler des données de temps d'arrivées sur plusieurs télescopes, qui permet
un échantillonnage temporel dense, et une meilleure analyse du bruit de chronométrage,
–
la nécessité d'un accès à de multiples domaines de fréquence et sur plusieurs
instruments, afin de corriger au mieux des systématismes liés à chaque instrument pris
individuellement
–
la robustesse de la collaboration européenne sur le long terme, qui permet de porter un
projet fortement innovant comme le projet LEAP, soutenu par « l'European Research
Concil » (voir section suivante)
57
Figure 34 : Résidus des temps d'arrivées pour le pulsar relativiste PSRJ1802-2124. Les
données proviennent de trois radiotélescopes : Parkes, GBT et Nançay.
Figure 35 : à gauche, illustration de l'effet Shapiro sur les résidus de temps d'arrivée (TOA) le
long de la phase orbitale en fonction des positions relatives du pulsar, de son compagnon et
de l'observateur.
A droite, l'effet observé sur les TOA de PSRJ1802-2124 : en haut; modèle sans prise en
compte des paramètres Shapiro; au milieu l'effet est partiellement absorbé par l'ajustement
des autres paramètres orbitaux; en bas, on a ajusté l'ensemble des paramètres képlérien et
post-képlériens.
58
II.2.2 Le fond d'ondes gravitationnelles
(Cognard&Theureau 2006, Hobbs et al 2009, Cognard et al 2009, Ferdman et al 2010, Van
Haasteren et al 2011 accepted)
La détection directe des ondes gravitationnelles est en soi un vrai défi. Leur interaction
avec des masses sur Terre est pratiquement non-mesurable, avec un effet relatif attendu (en
taille ou en séparation) de 1 pour 10 20 (e.g. Schutz 2003 Cambridge University Press). La
limite en sensibilité de la génération actuelle de détecteurs au sol (VIRGO-LIGO, domaine du
Hz au kHz) n'a pas encore permis de les mesurer, en particulier à cause du bruit sismique
auquel sont soumises les masses en laboratoire. Quant à la sonde spatiale LISA (domaine du
mHz), elle ne sera probablement pas en opération avant 2020. Dans ce contexte, la
chronométrie radio d'un ensemble de pulsars millisecondes (domaine du nHz) reste
l'alternative la plus intéressante à relativement court terme.
Un réseau de pulsars millisecondes ultra-stables agit en effet comme un détecteur
d'ondes gravitationnelles qui utilise la Terre comme masse test. Le principe est que le
passage d'une onde gravitationnelle au niveau de la Terre perturbe la métrique de l'espace
temps localement et produit un signal corrélé dans les résidus de temps d'arrivée mesurés de
l'ensemble des pulsars, avec une signature quadrupolaire bien caractéristique (Romani, 1989,
et Foster & Backer, 1990). Un tel réseau de pulsars (Pulsar Timing Array, PTA) est sensible à
des perturbations sur des échelles de temps allant de quelques jours à quelques dizaines
d'années et peut être utilisé pour sonder le fond d'ondes gravitationnelles de très basse
fréquence.
Le fond d'ondes gravitationnelles stochastique peut-être, soit produit par l'effondrement ou
à la coalescence de trous noirs massifs, soit d'origine cosmologique, par exemple comme
relique de l'inflation ou émis par des boucles dans un réseau de cordes cosmiques.
L'amplitude de ce fond d'onde pourrait atteindre gw ~ 10-9-10-8 (Jenet et al 2006, ApJ
653,1571). Par ailleurs la detection de systèmes binaires de trous noirs massifs (entre 10 4 et
1010 M⊙) permettrait de déduire comment le taux de coalescence et la masse des trous noirs
évoluent en fonction du redshift, et donc de retracer l'histoire de la formation des galaxies
dans un modèle hiérarchique de formation des structures. Enfin, si l'émission gravitationnelle
peut être associée à des observations dans d'autres longueurs d'ondes (radio ou gamma par
exemple), les systèmes binaires de trous noirs supermassifs peuvent être utilisés comme
'sirènes' standards pour contraindre les paramètres cosmologiques et l'équation d'état de
l'énergie noire (Holz & Hughes 2005, ApJ 629, 15).
59
Figure 36 : Niveau de sensibilité des programmes « Pulsar Timing Array » et de SKA à des
sources individuelles d'ondes gravitationnelles (trous noirs binaires massifs) et comparaison
avec les programmes LISA et LIGO
.
Figure 37 : Niveau de détection d'un fond d'ondes gravitationnelles d'indice spectral -2/3 en
fonction de son amplitude après cinq ans d'observation avec les programmes PTA actuels :
Nanograv (US), EPTA(EU), PPTA (AU) et IPTA (tous)
60
Le premier résultat quantitatif issu de la chronométrie des pulsars a été présenté par Kaspi et
al (1994, ApJ, 428, 713). Ceux-ci ont utilisé des observations du pulsar milliseconde
PSRB1855+09 pour déterminer une limite de gw h2 < 1.1 x10-7 (avec Ho = h.100 km.s-1).
Cette limite a été ensuite améliorée d'un facteur 5 en utilisant les observations “PTA” de sept
pulsars millisecondes obtenues au télescope Parkes (Hobbs et al 2005, PASA, 22, 179), soit
gw h2 < 1.9 10-8 ( Jenet et al 2006, ApJ 653,1571). Par comparaison, le signal le plus fort
attendu est celui produit par un ensemble de trous noirs supermassifs distribués sur des
échelles cosmologiques. Ce signal, qui dépend en outre du taux de coalescence des galaxies,
serait de l'ordre de gw h2 ~ 2 x 10-10 (Jaffe & Backer 2003; Whyithe & Loeb 2003, ApJ 590,
691; Enoki et al 2004, ApJ, 615, 19). Les simulations suggèrent que la chronométrie de 20
pulsars avec une précision de 100 ns sur une période de 5 ans permettrait d'atteindre une
sensibilité de gw h2 < 6.6 10-11 (Jenet et al 2006, ApJ 653,1571) et donc de détecter ce
signal.
Un avant goût de la qualité des données utilisées pour ce projet Européen, dont la qualité de
l'instrumentation pulsar de Nançay est au jour d'aujourd'hui l'atout le plus fort, a été présenté
dans les actes des Rencontres de Blois 2009 (Cognard et al, astro-ph/0911.1612) et dans les
actes de la GWIC Amaldi Conference 2009 (Hobbs et al, astro-ph/0911.5206, et Ferdman et al
astro-ph/1003.3405). Une nouvelle limite a été présentée au colloque IPTA du Lorentz Center
(Leiden) par Rutger Van Haasteren et a fait l'objet d'un article qui vient d'être accepté à
MNRAS. Elle est basée essentiellement sur nos données de Nançay pour les cinq pulsars
PSRJ0613, PSRJ1012, PSRJ1713, PSRJ1744 et PSRJ1909. L'analyse complète montre que
pour un fond d'ondes gravitationnelles avec un spectre en loi de puissance  = -2/3 (valeur
canonique de l'indice spectral pour un fond d'onde stochastique, issu d'un ensemble de trous
noirs binaires massifs, cf Jafe & Backer 2003) , on obtient une limite à 2-sigma de l'amplitude
hc ~ 6 10-15, équivalent à gw h2 ~ 10-8, soit environ deux fois inférieure à la meilleure mesure
publiée par l'équipe de Parkes, une valeur qui n'est plus qu'à un ordre de grandeur de
l'amplitude prédite par la théorie !
La principale nouveauté de la méthode développée dans Van Haasteren et al (2011) est
qu'elle repose sur une analyse bayésienne. L'algorithme est basé sur la création d'un
ensemble de modèles paramétrés décrivant les résidus de temps d'arrivées et sur la
construction d'une distribution de probabilité qui dépend des paramètres du modèle. En
pratique, on sépare la composante de bruit déterministe, i.e. celle liée au modèle de rotation,
d'un bruit stochastique, qu'il soit d'origine gravitationnelle ou lié à la rotation, à l'horloge etc...
La qualité des résidus de temps d'arrivées de chaque pulsar est alors évaluée, en terme de
bruit blanc (gaussien), ou de bruit rouge (en loi de puissance, reflétant la présence de
structures), et les meilleurs objets sont conservés pour l'étape suivante. Le modèle combiné
inclut les bruits associés aux différents pulsars sélectionnés, ainsi qu'une source
supplémentaire, un fond d'ondes gravitationnelles en forme de loi de puissance corrélée entre
les différents pulsars. Cette méthode est très puissante car elle inclut naturellement et
explicitement toutes les sources de bruit connues. Elle est par contre très lourde à mettre en
oeuvre car l'étape de marginalisation sur les paramètres, requiert un temps de calcul qui varie
comme le cube du nombre de données, soit le cube du nombre total de temps d'arrivée
considérés !
61
Figure 38 : Série de résidus de temps d'arrivée (TOA)
pour cinq des plusars les plus stables suivis à Nançay.
Leur rms moyen s'échelonne entre 70 et quelques
centaines de nanosecondes.
Figure 39 : comparaison du rms
moyen
obtenu
par
différent
télescopes pour une ensemble de
MSP's.
Figure 40 :
Analyse bayésienne de Rutger Van
Haasteren à partir d'un échantillon
de cinq pulsars de l'EPTA. On a
représenté l'amplitude du fond
d'onde en fonction de son indice
spectral  , pour les niveaux de
confiance à 3, 2 et 1. C'est la
meilleure limite supérieure obtenue
à ce jour pour le fond d'ondes
gravitationnelles stochastique.
62
63
PARTIE III :
Les Recherches Futures
Mes recherches dans les années à venir vont rester attachées à la thématique pulsar.
J'espère pouvoir continuer à participer au développement d'une équipe forte, basée sur un
savoir faire maintenant reconnu internationalement : le chronométrage radio de très haute
précision des pulsars millisecondes. Il s'agit en effet d'une niche scientifique où notre petite
équipe de Nançay/LPC2E a acquis ses quartiers de noblesse, et une position indispensable
en Europe. Cela a été possible grâce à un choix ambitieux d'instrumentation, basé sur le
principe de dédispersion cohérente, et à l'exploitation d'un autre atout, le fait qu'avec un
télescope méridien, les observations d'une source donnée sont toujours faites dans des
conditions similaires, garantissant une grande homogénéité des mesures. La conséquence
est que le NRT est aujourd'hui l'instrument européen avec lequel on obtient, de loin, la
meilleure précision temporelle, et c'est le seul avec lequel on puisse espérer conduire un
monitoring dense des pulsars les plus stables. Cette récurrence des observations est
possible, voire naturelle, parce que l'instrument est spécialisé dans la bande L, qu'il est
méridien, et que la pression sur le temps d'observation y est par conséquent moindre
qu'ailleurs. Je suis convaincu que c'est au travers de niches comme celle-ci (et il y en a
d'autres !) que l'instrument pourra rester en pleine activité et contribuer au plus haut niveau
sur la scène internationale. Les quelques années à venir verront se développer un autre
instrument, LOFAR, dont une station est hébergée sur le site de Nançay. Un projet ANR vise à
promouvoir un extension de cette station distante pour en faire potentiellement un instrument
autonome et apporter une plus grande surface effective au réseau complet pour les grandes
lignes de base. Cet instrument sera particulièrement bien adapté pour les sondages et
recherches de transitoires, typiquement une phénoménologie de type pulsars ou RRATs, cette
nouvelle famille d'étoiles à neutrons à l'émission hiératique. Utilisée en mode cohérent, cette
station étendue sera presque aussi efficace que le coeur même de LOFAR. Elle permettra
donc de sonder de manière exhaustive la population de pulsars proches et d'avoir pour la
première fois une statistique importante pour l'étude du spectre radio dans ce domaine des
basses fréquences. Un autre projet ANR complémentaire vient d'être soumis, pour explorer le
domaine très basse fréquence du spectre des pulsars, entre 10 MHz et 30 MHz, un domaine
largement inconnu pour l'émission de ces objets, mais où pourraient se jouer des éléments
clefs dans la compréhension des mécanismes de l'émission radio. On soupçonne en effet une
brusque chute du flux radio dans ce domaine, « turn off » qu'il faudra analyser en regard de
mesures sur l'ensemble du spectre radio, obtenues avec LOFAR, le NRT ou les autres
radiotélescopes européens de l'EPTA.
64
On l'aura compris, une de mes priorités sera de continuer de participer à cet effort commun
vers la détection d'un fond d'ondes gravitationnelles, en co-encadrant une thèse sur l'analyse
des « temps d'arrivées » dans ce contexte de réseau de pulsars stable, et en permettant
l'épanouissement du projet LEAP, notamment avec l'insertion du NRT dans le réseau phasé
des grand radiotélescopes européens. Un autre domaine d'intérêt sera l'étude des populations
de pulsars au moyen d'observations multi-longueur d'onde, en particulier dans le domaine
radio, en allant explorer la partie basse du spectre et en développant des outils pour recenser
la population d'objets à l'émission sporadique. Une troisième voie sera de poursuivre l'analyse
de la cinématiques des amas globulaires en lien avec le potentiel Galactique, sur la base des
mesures de mouvement propres des pulsars millisecondes qui les habitent, un sujet d'étude
finalement proche de ce que j'avais développé autour de « KLUN ». Enfin et surtout, mon
investissement sera focalisé sur la politique scientifique de la Station de Radioastronomie de
Nançay. Il s'agira là d'autres programmes de recherche scientifiques et d'autres projets
technologiques, des directions différentes donc, mais qui, comme on le verra, entretiendront
des relations fortes et diverses avec le programme de recherche « pulsars ». Parmi les grands
axes de développement, on trouvera par exemple : une insertion encore plus grande de l'USN
dans la R&D vers SKA, la promotion d'un service de surveillance et de météorologie solaire,
la mise en avant d'un programme synthétique d'étude des phénomènes transitoires en
astrophysique (des éruptions solaire aux pulsars, en passant par les magnétosphères de
planètes géantes, la caractérisation radio des gerbes cosmiques ou le traitement des
interférences), la mise en place d'une Super Station LOFAR, et l'entrée du NRT dans l'EVN.
65
Le fond d'ondes gravitationnelles
Si nous voulons pouvoir détecter le fond d'ondes gravitationnelles stochastique, nous avons
besoin d'un gain en sensibilité d'un facteur 300 par rapport aux mesures utilisées par Jenet et
al. (2006). Celui-ci peut s'obtenir en se battant sur trois fronts : 1) en augmentant la sensibilité
du télescope, 2) en suivant un plus grand nombre de pulsars millisecondes, 3) en étudiant
avec soin toutes les sources de bruits.
Concernant le premier point nous avons obtenu de l'Europe (ERC) le financement du projet
LEAP, qui consiste en la combinaison des cinq plus grandes antennes européennes en un
réseau phasé, permettant la constitution d'un télescope unique d'un diamètre équivalent à 194
m (~Arecibo, mais avec l'accès à une bien plus grande portion du ciel). Le gain en rapport
signal sur bruit de l'ordre de 9 par rapport au télescope de Parkes utilisé et l'accès aux
structures fine du profil temporel permettront d'accroître la précision temporelle d'un facteur
environ 80 (~92).
Concernant le second point, la plus grande sensibilité de LEAP permettra de suivre des
pulsars qui sont aujourd'hui trop faibles pour être chronomètrés avec précision, atteignant
ainsi un nombre de sources de l'ordre de 25 répartis sur 80% du ciel, et apportant un autre
facteur 4 de gain en précision.
Enfin, et cela concerne le troisième point, les observations simultannées multi-fréquences et
multi-télescopes, acquises au sein de nos collaborations internationales, nous permettront de
nous affranchir des variations de la dispersion dans le milieu interstellaire et de traquer les
effets systématiques dus aux horloges ou aux autres délais instrumentaux.
La grande densité du monitoring des pulsars au NRT est un atout inestimable pour explorer
toutes les sources de bruits de chronométrage, en particulier celles dues aux irrégularités de
rotation (timing noise, glitches) et celles dues au milieu interstellaire (scintillation, dispersion).
Outre les effets purement instrumentaux, comme des instabilités d'horloges, ce sont ces
sources de bruit qui, au degré de précision auquel on arrive aujourd'hui, risquent de masquer
une signature de type onde gravitationnelle. Ces observations régulières du NRT, à l'échelle
de quelques jours, sont complémentaires des observations plus « profondes », mais plus
rares, obtenues avec l'instrument composite LEAP, corrélant les cinq grands radiotélescopes
Européens en un unique réseau phasé. Elles permettent d'étudier les « hautes fréquences »
typiquement de l'ordre de 10-6 - 10-7 Hz, et de « flaguer » efficacement des évènements de
type ESE (Extreme Scattering Events) ou micro-glitch (sursaut de rotation dû à une
réorganisation interne de l'étoile). C'est aussi dans ce domaine de fréquence où l'on sera le
plus sensible à des évènements de type « burst », coalescence de trous noirs massifs, ou
boucle de cordes cosmiques.
Je compte m'impliquer en particulier dans l'élaboration et la mise en oeuvre de méthodes de
traitement statistique des temps d'arrivées de pulsars dans ce contexte de recherche d'un
fond d'onde gravitationnelles. Une voie intéressante est celle inaugurée par l'équipe de Leiden
(Y. Levin et R. VanHaasteren, membres de l'EPTA) qui utilise un point de vue Bayésien,
permettant d'intégrer de manière naturelle toutes les sources de bruits qui contribuent aux
temps d'arrivées mesurés (voir section II.2.2). Réminiscence de mon travail sur les grandes
structures de l'univers, j'aurai aussi un intérêt certain pour la modélisation du fond
stochastique issu de la distribution des trous noirs massifs, associée aux différents modèle de
formation hiérarchique des galaxies (voir e.g. les travaux de Sesana et al 2008-2009, dans ce
domaine). Ce sera ma contribution à l'encadrement de notre nouvel étudiant en thèse Antoine
Lassus.
66
En conclusion, nous sommes probablement, en Europe en particulier, à l'aube d'une première
détection du fond d'ondes gravitationnelles et si elle a lieu, le NRT sera incontestablement la
pierre angulaire de cette découverte.
La population de pulsars de la Voie Lactée
Une autre voie que j'explorerai plus avant est la caractérisation de la population de pulsars de
la Voie Lactée. Après plusieurs décennies, où seules les observations radios permettaient un
sondage représentatif de cette population d'étoiles, le XXIème siècle a ouvert la voie à des
études extensives aussi bien dans les domaines des hautes énergies, en X et en gamma, que
dans le domaine des basses fréquences radios. Derrière ces études multi-longueur d'onde, il
y a la compréhension des mécanismes d'émission, avec une modélisation qui doit non
seulement rendre compte de l'émission observée de tel ou tel pulsar, mais qui doit également
être cohérente sur l'ensemble du spectre et intégrer la notion d'âge et l'evolution possible des
objets et de leur magnétosphère. Un autre enjeu est de faire le lien avec les modèles de
population stellaires Galactiques et le taux de supernovae. Enfin, ce que nous a montré
récemment le satellite FERMI, c'est que les pulsars sont présents derrière la plupart des
phénomènes les plus énergétiques de notre Galaxie. Une analyse globale permettra de
comprendre le rôle des étoiles à neutron dans le bilan énergétique de la Galaxie, dans une
Voie Lactée en constante évolution.
Ce sont près d'une centaine de pulsars qui ont aujoud'hui été détectés en à peine plus de
deux ans d'opération de FERMI (voir le catalogue 1FGL, First Year Fermi catalogue,
http://fermi.gsfc.nasa.gov/ssc/data/access/lat/1yr_catalog/, et Abdo et al 2010c), et la moitié
sont des millisecondes ! La moisson va continuer, à un rythme moins soutenu certes au cours
des prochaines années, et permettra d'étudier avec de plus en plus de détails leurs
mécanismes d'émission.
A l'autre extrémité du spectre, l'entrée en fonctionnement de LOFAR va permettre de sonder
la population des pulsars les plus faibles. Les pulsars ont en effet un spectre très raide en
radio et leur pic d'émission en terme de densité de flux se trouve dans le domaine des basses
fréquences vers 100-200 MHz. Cet échantillonnage complet de l'extrémité la plus faible de
leur fonction de luminosité, permettra de cerner l'ensemble de la population de pulsars radio
et d'apporter de nouvelles contraintes directes sur la population d'étoiles massives et le taux
de supernovae dans la Voie Lactée.
Pour l'accès aux fréquences encore plus basses, et l'exploration de la partie la moins
énergétique du spectre d'émission des pulsars, il faudra compter avec le projet de Super
Station LOFAR (LSS), qui devrait voir le jour sur le sol de Nançay à l'horizon 2014, et qui nous
permettra de tenir un rôle clé dans ce domaine dans le paysage mondial. Une telle Super
Station, avec une sensibilité équivalente au coeur de LOFAR mais une disponibilité bien plus
grande par son utilisation stand-alone, permettrait à la fois une étude systématique des
caractéristiques basse fréquence des pulsars connus (entre 20 MHz et 80 MHz), et une
grande efficacité de détection des RRATs (Rotating Radio Transients) en observant sur des
périodes plus longues que ne le fera le coeur de LOFAR en mode « survey ». Le recensement
de cette nouvelle famille phénoménologique d'astres transitoires que sont les RRATs est
intéressant à plus d'un titre, en particulier pour déterminer plus précisément leur nature, qui, si
on sait qu'il s'agit très probablement d'une nouvelle manifestation de l'émission d'étoiles à
neutron, reste encore très floue au regard des seulement quelques specimen connus. S'agit-il
67
d'un cas extrême de pulsars intermittents ? S'agit-il d'une manifestation d'objets éruptifs,
comme le peuvent être les magnétars, connus essentiellement en X ? pourrait-il s'agir de
pulsars normaux, dont on ne verrait pas le faisceau radio principal, mais seulement des
évènement brefs issus de la haute magnétosphère ? En tous les cas, il ne peut s'agir d'une
population marginale, car leur faible probabilité de détection avec les caractéristiques des
relevés pulsars classiques, conjuguée à la dizaine de cas détectés malgré tout, indique un
nombre d'objets observables sans doute équivalent à la population de pulsars radio !
En attendant la construction de la LSS, si celle-ci a lieu, nous nous sommes engagés avec
l'équipe du LPC2E dans un projet de collaboration avec les scientifiques de l'UTR2 (Kharkov,
Ukraine) pour effectuer un relevé du ciel nord entre 10 et 30 MHz et une observation
systématique des pulsars de l'ATNF observables a priori dans cette gamme de fréquence, la
limitation principale étant la dispersion temporelle du signal par multi-propagation. Au jour
d'aujourd'hui, cet instrument est le plus grand radiotélescope au monde dans ce domaine de
fréquence. Outre que l'on espère une kyrielle de nouveaux pulsars plus ou moins exotiques,
cela permettra de nous préparer pour l'exploitation de la Super Station, en perfectionnant les
méthodes de traitement au vol des interférences et les algorithmes de séparation
pulsars/parasites/transitoires pour des signaux dispersés à l'extrême par leur trajet dans le
milieu interstellaire. Ce problème est au coeur même des développements instrumentaux
dans cette gamme de fréquence, car la recherche de candidats pulsars ou de transitoires
comme les émissions de RRATs s'y apparente souvent à la recherche d'une poignée
d'aiguilles tordues par la dispersion au milieu d'une montagne de parasites.
68
Le potentiel gravitationnel de la Galaxie et la distribution des vitesses d'amas
globulaires
Il s'agit là d'un autre projet recherche, à plus court terme, que j'ai commencé à explorer avec
A.Corongiu, alors post-doc dans notre équipe, et avec F.Arenou et C.Babusiaux du groupe
GAIA du GEPI, et qui pourrait donner des résultats intéressants dans un avenir proche. On
sait que les amas globulaires sont parmi les plus anciennes sous-structures de la Voie Lactée.
L'analyse de leur mouvement absolu et de leurs orbites doivent permettre de comprendre
l'historique de la population de ces amas et de sonder le potentiel gravitationnel Galactique,
en particulier la composante de matière noire du halo. Seulement une douzaine de ces amas
possède aujourd'hui une mesure de mouvement propre par rapport à un référentiel
extragalactique, sans faire intervenir un modèle de rotation de la Galaxie. Il s'agit donc d'une
donnée rare. Mais il existe cependant une autre voie à exploiter : on peut en effet obtenir des
mesures supplémentaires grâce au chronométrage de pulsars qu'ils hébergent. Ce type de
mesure, habituellement peu fiable lorsqu'il s'agit de pulsars jeunes à la rotation relativement
bruitée, devient très précise pour les vieux pulsars recyclés des amas globulaires. Ces
derniers sont en effet beaucoup plus stables et leur bruit de chronométrage « pique » à plus
basses fréquences, avec une très faible contribution à l'échelle de l'année, ce qui rend la
mesure du mouvement propre bien plus fiable. On a donc là une donnée très intéressante à
exploiter, pourvu que l'on discute pour chaque objet individuellement de sa réelle participation
au mouvement propre de l'amas hôte.
Cinq de ces mesures de mouvement propre ont déjà été publiées (pour NGC104, NGC6626,
NGC6121, NGC6752 et NGC7078). Le nombre de pulsars milli-secondes connus dans les
amas globulaires a par ailleurs augmenté de manière spectaculaire récemment grâce aux
sondages effectués au GBT, à Arecibo, et à Parkes. Les plus « brillants » ont été suivi déjà
depuis plusieurs années au NRT, permettant pour de nouvelles mesures indépendantes de
mouvement propre potentiellement pour sept d'entre eux (M5, M4, M13, Terzan5, NGC6544,
M28, et M15, la base de temps nécessaire étant typiquement de 5-6 ans). Notons que c'est
aussi typiquement un programme particulièrement adapté à LEAP (voir sections « ondes
gravitationnelles »), ces objets étant pour la plupart lointains, donc faibles et souvent à la
limite de la détection avec un unique radiotélescope de 100 m. Au final, en complétant avec
des mesures de vitesse radiale, bien plus simple à obtenir, on disposerait donc aujourd'hui
d'un échantillon d'un peu plus d'une vingtaine de mesures de distance et de vitesse 3D
d'amas globulaires, pour un catalogue total de 52 objets lorsque l'on étend la sélection aux
mesures modèle-dépendantes de mouvements propres. C'est un échantillon unique pour
sonder le potentiel du halo de la Voie Lactée.
Ce projet représente pour moi une sorte de quadrature du cercle à l'interface entre le
chronométrage des pulsars et les études cinématiques à l'échelle extragalactique effectuées
dans le cadre de « KLUN ».
69
La politique scientifique de Nançay
Mes priorités scientifiques sont naturellement amenées à se fondre dans les intérêts, plus
larges, de la Station de Radioastronomie de Nançay, où j'ai commencé à mener une réelle
politique scientifique.
Comme thème transverse, à la fois niche scientifique possible pour l'USN et point commun à
tous les instruments du site, j'ai choisi de promouvoir une radioastronomie du ciel variable et
des phénomènes transitoires. Ce thème, que je vois comme une synthèse des activités de la
Station, permet de rassembler à la fois des développements instrumentaux (récepteurs,
chaîne analogique-numérique, haute dynamique, etc...), des développements en traitement
du signal (analyse temps réel, dédispersion cohérente, RFI mitigation etc...) et de nombreux
programmes scientifiques basés sur du monitoring et de l'évènementiel (comètes, pulsars,
blazars, Physique du milieu interstellaire, émissions radio des planètes géantes, Physique des
éruptions solaires, météo de l'espace, rayons cosmiques, etc...). Cette activité s'appuie à la
fois sur les qualités uniques des instruments existants (NRT, NRH, LOFAR/DAM), sur
l'implantation et le développement de nouveaux instruments (LOFAR Super Station,
CODALEMA, FEDOME, extension du NRH), et sur une recherche instrumentale tournée
majoritairement vers SKA (récepteurs intégrés, convertisseurs analogiques/numériques,
cartes de traitement numérique, tests et conceptions d'antennes etc...).
J'ai déjà mis en place un Conseil Scientifique et Technique regroupant les principaux acteurs
de la science à Nançay, dans le but de faire des propositions pour la prospectives à moyen et
long terme et d'animer des ateliers sur ce thème d'une radioastronomie des phénomènes
variables. Parmi les actions en cours, pour la plupart initiées depuis ma prise de fonction à la
direction de la Station, on trouve :
–
un projet d'ANR d'un grand relevé de pulsars dans la bande 10-30MHz avec le
radiotélescope UTR2 de Kharkov, le plus grand instrument du monde dans son domaine
de fréquence. Ce projet met en oeuvre à la fois des techniques sophistiquées de
recherche de pulsars, une étude du milieu interstellaire par l'analyse de la scintillation et
des techniques d'élimination des interférences. Il s'appuie sur le savoir-faire issu des
programmes d'observations de planètes géantes en ondes décamétriques développés à
Nançay et au LESIA avec l'UTR2 et sur les acquis de l'équipe Pulsars du LPC2E. Il est
complémentaire des relevés de transients de LOFAR et sera l'étape préliminaire à une
utilisation optimale de la future LOFAR Super Station, qui devrait voir le jour sur le site d'ici
quelques années.
–
Un projet ANR pour la conception d'un d'ASIC dédié pour application à un réseau dense
de type EMBRACE/AAVP (en support R&D au projet AA-mid de SKA phase 1). L'objectif
principal de ce projet, outre une plus faible consommation et un meilleur rendement d'une
tuile élémentaire, est la remise en phase des signaux par l'intégration de temps de retard.
L'avantage de cette technique est de pouvoir prendre en compte en une fois l'ensemble
de la bande de l'instrument, et donc de ne plus être limité en résolution temporelle. L'enjeu
scientifique derrière cela est clairement la faisabilité de programmes d'étude
d'évènements impulsionnels ou transitoires, tels les pulses géants de pulsars, le
chronométrage précis des pulsars rapides, la détection radio des rayons cosmiques, ou le
traitement optimal des interférences.
–
Un projet de spectroscopie solaire à très large bande et très haute dynamique, en
collaboration avec le LESIA, l'Armée de l'Air et le LPC2E. Associé aux capacités
d'imagerie du NRH entre 150 et 450 MHz, ce projet permettra, à l'aide de trois
instruments, le DAM (20-70MHz), FEDOME (100 Mhz-1GHz) et une série de bandes
étroites entre 1 et 50 GHz, de disposer d'un ensemble de données uniques au monde
pour la surveillance solaire, la méteorologie de l'espace et le support aux missions
70
–
–
–
–
spatiales Solar Orbiter et Solar Probe
Les projets de traitements d'interférence et d'extraction en temps réels de phénomènes
astrophysiques transitoires. Ce programme est partie intégrante des projets CASPER
(Berkeley) et UNIBOARD (Radionet-FP7). Il est à l'intersection de l'analyse des signaux
de pulsars, de la RFI mitigation, de l'observation radio des planètes géantes et des
sursauts dans la couronne solaire et au coeur des collaborations entre Nançay, le LPC2E,
le LESIA et PRISME. Il constitue aussi une de nos plus importantes responsabilités
européennes dans les cadres de Radionet et PrepSKA. C'est aussi une contribution
importante au projet LEAP/EPTA.
Le projet LEAP/VLBI pour le NRT. Pour ses qualités de chronométrage, l'association du
NRT avec les quatre plus grands radiotélescopes européens permettra de constituer en
Europe l'équivalent d'un ARECIBO. On pourra ainsi suivre avec une grande régularité les
plus faibles des pulsars millisecondes stables connus, indispensables pour l'efficacité du
réseau de détection d'ondes gravitationnelles EPTA. Une autre application, en imagerie
cette fois, pourra être en particulier la participation du NRT à un monitoring VLBI de
blazars, en coordination entre HESS (très hautes énergies, ~Tev) et l'EVN. La grande
surface collectrice de l'instrument est un atout majeur pour ces deux applications
d'observations en réseau d'antennes.
Le projet de conception d'une Super Station LOFAR, aux capacités décuplées par rapport
à une station standard. La pré-étude est soutenue par l'ANR (P.I. M.Tagger, LPC2E) et
l'observation des pulsars en est un des fers de lance, de même que l'étude
météorologique du milieu interstellaire et les recherches d'émissions transitoires
d'exoplanètes radio.
Le projet CODALEMA phase 3, qui verra les nouvelles antennes radio autonomes
essaimer sur le site, voire s'installer dans des ballons captifs à plusieurs centaines de
mètres du sol, permettra une meilleure caractérisation radio des gerbes issues du choc de
particules cosmiques de haute énergie avec l'atmosphère terrestre. Ce programme est
porté par une collaboration entre Subatech-Nantes (IN2P3), Nançay et le LESIA.
Ces projets ne seront bien sûr pas les seuls, mais ils constitueront, ensemble, l'identité
scientifique du site, et j'y serai personnellement impliqué.
71
PARTIE IV :
Organisation de la Recherche,
Enseignements et Transmission des Savoirs
Animation scientifique
Toutes ces années, depuis ma thèse sur la mesure de la constante de Hubble, jusqu'à mon
récent investissement dans l'étude des pulsars, je me suis construit une assise scientifique
large, allant de l'évolution stellaire à la cosmologie et alliant à la fois modélisation, traitement
statistique et observations dans diverses longueurs d'onde. Également éléments de ce profil,
mon intérêt pour l'histoire des idées, qui s'est formalisé par un cours d'épistémologie de
l'Astronomie à l'Université d'Orléans, et ma présence quatre années au Conseil Scientifique
de l'Observatoire, qui ont participé à me donner une vue d'ensemble sur la discipline.
J'ai eu à plusieurs reprises un rôle de responsable d'équipe, à commencer par la collaboration
KLUN, programme Franco-Finlandais dont j'ai pris les rênes à l'issue de ma thèse, puis par le
projet MIGALE, dont j'assurais le co-leadership avec Philippe Prugniel, à l'interface entre les
productions observationnelles du GEPI (GIRAFFE, HI-G) et la base de données Hyperleda de
l'Observatoire de Lyon, pour finir enfin avec la mise en route à Orléans en 2006, avec Ismaël
Cognard, d'une équipe « pulsars » aux ambitions nationales et internationales. Pour
accompagner cette dernière naissance, j'ai lancé et organisé un atelier annuel intitulé
« Pulsars : Théories et Observations » (cinq éditions, les deux dernières fusionnées avec les
communautés PWN/SNR et Physique nucléaire, pour donner le colloque MODE, en
novembre 2009 et novembre 2010), et fondé avec nos collègues européens le cycle des
rencontres de l'EPTA (série d'ateliers semestriels, débutée à l'automne 2006 à Nançay, en
alternance depuis dans les différents sites de radioastronomie impliqués). Cet investissement
a abouti à la participation de notre petit groupe de Nançay à deux consortia, riches en
production scientifique : FERMI et EPTA, et à la reconnaissance du NRT comme un
instrument indispensable dans le paysage européen et mondial pour l'étude des pulsars.
D'un point de vue plus institutionnel, j'ai défendu le programme KLUN au PNC, représenté
MIGALE et hyperleda au PNG et pour un Plan Pluri Formation (PPF), et fait rentrer les
programmes pulsars au PCHE, au PNCG et au Gphys/GRAM. J'ai également soumis (sans
succès) deux demandes ANR « jeune chercheur » pour développer la nouvelle
instrumentation pulsar du NRT et promouvoir le programme clé autour du support aux hautes
énergies. Ce financement a été finalement acquis par le programme ARCUS (programme Ile
de France – Afrique du Sud), complété par une demande à la CSA.
72
Enfin, j'ai obtenu et dirigé trois post-docs qui ont séjourné au LPC2E entre 2002 et 2010 :
Mikko Hanski (deux ans, co-financement Région Centre – Finlande), Robert Ferdman (deux
ans, financement MEN Observatoire de Paris), Alessandro Corongiu (14 mois, cofinancement LPC2E – Région Sardaigne). J'ai obtenu récemment via l'Observatoire de Paris
un nouveau post-doc de deux ans, Maciej Serylak, qui sera présent sur Nançay jusqu'à fin
2012. J'ai également co-dirigé deux thèses : celle de Gregory Desvignes (directeur I.Cognard,
sur « pulsars millisecondes et instrumentation ») et celle de Dalal Ait Allal (en cours, directeur
N.Cornilleau, sur « traitement des interférence dans la chaine de données pulsars à
Nançay »). deux autres thèses, par Antoine Lassus (directeur I.Cognard, sur « EPTA et tests
des théories de la Gravitation ») et par Grégory Hellbourg (directeur Rachid Harba, sur «
Imagerie radio du ciel en présence d'interférences radioélectriques; application aux télescope
de nouvelle génération SKA et LOFAR »), ont débuté en octobre 2010.
Je participe aujourd'hui au projet ANR LOFAR-LSS (financé), ainsi qu'à deux autres projets :
FAN (projet de réseau phasé au foyer du NRT, soumis à l'ANR en 2009 et 2010) et PSRLOW
(projet de relevé pulsars basse fréquence avec Kharkov, première soumission en janvier
2011). Enfin, je représente la France pour la coordination de EPTA et LEAP, des projets
soutenus par RADIONET-FP7 et l'European Research Concil (ERC).
Enseignement et diffusion des connaissances
Depuis que je me suis installé à Orléans en 2000, j'ai participé à divers enseignements
d'Astronomie avec mon collègue Ludwig Klein de l'Observatoire de Paris. En particulier j'ai
créé avec lui deux cours « d'ouverture », transversaux en L1/L2/L3 à toutes les disciplines de
l'université. Le premier est un cours d'épistémologie et d'histoire des sciences autour des
concepts d'étoile et de galaxie. Le second est un panorama des méthodes de l'Astrophysique
moderne destiné aux futurs enseignants du primaire et du secondaire. A partir de 2005, j'ai
aussi pris la responsabilité des deux Diplômes d'Université du CNED en Astronomie et
Astrophysique, diplômes que j'ai fait transfèrer de Paris-XI à Orléans pour plus de commodité.
J'ai bien sûr aussi encadré divers stages de LICENSE et de MASTER avec l'Université
d'Orléans et l'Observatoire de Paris.
Je suis par ailleurs très impliqué dans des activités de parrainage de projets d'astronomie en
écoles, collèges et lycées. Projets qui se concrétisent par des échanges de mails avec les
élèves et les enseignants et par des visites-conférences dans leur établissement ou sur le site
de Nançay. Dans le même ordre d'idée, j'organise depuis 2008, une école d'automne de
radioastronomie pour les enseignants du secondaire et les radioastronomes amateurs (sous
la coupe de l'UFE de l'Observatoire de Paris et de l'OSUC).
J'ai aussi eu une activité importante en diffusion des connaissances vers le grand public. Cela
s'est fait via des conférences dans les muséums de sciences naturelles de la région, dans les
IUFMs, dans des associations d'amateurs ou lors de visite de la Station de radioastronomie
ou du LPC2E. Mais surtout, je me suis engagé dans deux projets très particuliers : la
réalisation d'un DVD, labellisé pour l'année mondiale de la Physique, sur le thème « Pulsars
et Gravitation », et la création du contenu scientifique de la nouvelle muséographie du centre
de visiteurs « Pôle des Étoiles » de Nançay. Pour le premier, j'ai monté l'ensemble du dossier
de financement (EADS, SFP, CRDP, Obs. de Paris, Sciences à l'école), interagi avec l'équipe
audio-visuelle du CRDP d'Orléans-Tours et conçu les contenus scientifiques avec mon
collègue I.Cognard. Pour le second, j'ai participé à l'élaboration du synopsis, choisi
l'iconographie, écrit l'ensemble des textes et interagi avec les graphistes, maquettistes et
producteurs audiovisuels. Ce travail s'est fait en collaboration avec la société Guliver Design
73
qui a obtenu le marché de la nouvelle exposition et, au tout départ, en interaction avec Jamy
Gourmaud de France Télévision.
Enfin, dans le cadre de RADIONET, j'ai co-fondé avec un certain nombre de collègues
européens, un réseau de « Visitor Centers » (VC-Network) attaché à des centres de
radioastronomie. Ce projet regroupe six instituts dans six pays : Italie, Allemagne, France,
Espagne, Royaume Uni, et Suède. Il n'a pas de financement propre, mais est jusqu'à présent
inclus dans la partie Management de Radionet-FP7. Son but est d'organiser des échanges de
matériel pédagogique, d'expositions et d'idées entre les différents centre de visiteurs et de
mettre en place une politique de jumelages. La première réunion internationale « face-toface » sur ce thème a eu lieu les 17-18-19 novembre 2010 à Bologne.
Avec la direction de l'USN, j'ai laissé de côté quelques enseignements comme les diplômes
du CNED et la plupart de mes engagements dans les parrainages de projets scolaires, mais
j'ai pour projet de développer avec les ingénieurs et chercheurs associés à Nançay des
enseignements spécifiques autour de la radioastronomie. Je suis en effet convaincu du bien
fondé d'un fort lien Recherche-Enseignement, et ce, du primaire jusqu'au troisième cycle !
L'Astronomie est par ailleurs le vecteur idéal pour amener les élèves et futurs étudiants vers
les sciences dures, par son objet d'étude d'abord, un univers fascinant de richesse et de
beauté, ensuite par les questions essentielles qu'elle soulève, « qui sommes nous ? », « où
sommes nous ? », enfin parce qu'elle est sans doute la science la plus ancienne, que son
histoire est riche de péripéties et permet une réflexion sur les conditions mêmes de la
découverte. A Nançay, le premier objectif sera de mettre en place une palette de stages à
géométrie variable pour recevoir des groupes d'étudiants de Master 1 et 2, ou des élèves
ingénieurs en immersion. Nous avons de longue date le contact avec l'école doctorale
d'Astrophysique d'Ile de France, le Master de l'OSUC a démarré partiellement cette année
avec une composante d'enseignement en radioastronomie, à la fois sur place et au LPC2E à
Orléans, nous recevons un groupe d'étudiants du Master de Strasbourg pour cinq jours début
février, et d'autres liens sont à l'étude pour étendre cette activité sur le site. Le second objectif
est la formation des enseignants du secondaire, avec d'une part la continuation de l'école
d'automne proposées depuis 2008, et d'autre part une activité régulière tout au long de
l'année, en partenariat avec le Pôle des Étoiles, pour accompagner des projets pédagogiques
et des ateliers de radioastronomie. Le troisième objectif enfin, vers à la fois le grand public et
les scolaires, sera l'acquisition et la mise en place sur le site, à proximité du Pôle des Etoiles,
d'une antenne de 3 m à vocation pédagogique en relation avec le réseau européen EU-HOU.
74
75
ANNEXE 1 :
Publications
76
77
Title:
Authors:
Radio and γ-ray Constraints on the Emission Geometry and Birthplace of PSR J2043+2740
Noutsos, A.; Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Baring, M. G.;
Bastieri, D.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.;
Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Buehler, R.; Busetto, G.; Caliandro, G. A.;
Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.;
Chaty, S.; Chekhtman, A.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Colafrancesco, S.; Cutini, S.; Dermer, C. D.; de Palma, F.; Drell, P. S.; Dumora, D.;
Ea, C. M.; Favuzzi, C.; Ferrara, E. C.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.;
Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Germani, S.; Giglietto, N.; Giordano, F.;
Giroletti, M.; Godfrey, G.; Grandi, P.; Grenier, I. A.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.;
Harding, A. K.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.;
Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.;
Knödlseder, J.; Kramer, M.; Kuss, M.; Lande, J.; Lee, S.-H.; Longo, F.; Loparco, F.;
Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Marelli, M.; Mazziotta, M. N.;
McEnery, J. E.; Mehault, J.; Michelson, P. F.; Mizuno, T.; Monte, C.; Monzani, M. E.;
Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Naumann-Godo, M.; Nolan, P. L.; Nuss, E.;
Ohsugi, T.; Okumura, A.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Panetta, J. H.; Parent, D.;
Pelassa, V.; Pepe, M.; Persic, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.;
Ray, P. S.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Romani, R. W.;
Sadrozinski, H. F.-W.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.;
Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.; Stappers, B. W.; Strickman, M. S.;
Suson, D. J.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.;
Tibolla, O.; Torres, D. F.; Tramacere, A.; Usher, T. L.; Vandenbroucke, J.; Vianello, G.;
Vilchez, N.; Villata, M.; Vitale, V.; von Kienlin, A.; Waite, A. P.; Wang, P.; Watters, K.;
Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
The Astrophysical Journal, Volume 728, Issue 2, article id. 77 (2011). (ApJ Homepage)
02/2011
IOP
gamma rays: stars, pulsars: individual: PSR J2043 + 2740
10.1088/0004-637X/728/2/77
2011ApJ...728...77N
Abstract
We report on the first year of Fermi γ-ray observations of pulsed high-energy emission from the old PSR J2043 +
2740. The study of the γ-ray efficiency of such old pulsars gives us an insight into the evolution of pulsars' ability to
emit in γ rays as they age. The γ-ray light curve of this pulsar above 0.1 GeV is clearly defined by two sharp peaks,
0.353 ± 0.035 periods apart. We have combined the γ-ray profile characteristics of PSR J2043 + 2740 with the
geometrical properties of the pulsar's radio emission, derived from radio-polarization data, and constrained the
pulsar-beam geometry in the framework of a two-pole caustic (TPC) and an outer gap (OG) model. The ranges of
magnetic inclination and viewing angle were determined to be {α, ζ} ~ {52°-57°, 61°-68°} for the TPC model, and {α,
ζ} ~ {62°-73°, 74°-81°} and {α, ζ} ~ {72°-83°, 60°-75°} for the OG model. Based on this geometry, we assess
possible birth locations for this pulsar and derive a likely proper motion, sufficiently high to be measurable with
VLBI. At a characteristic age of 1.2 Myr, PSR J2043 + 2740 is the third oldest of all discovered, non-recycled, γ-ray
pulsars: it is twice as old as the next oldest, PSR J0357 + 32, and younger only than the recently discovered PSR
J1836 + 5925 and PSR J2055 + 25, both of which are at least five and ten times less energetic, respectively.
78
Title:
Authors:
Three Millisecond Pulsars in Fermi LAT Unassociated Bright Sources
Ransom, S. M.; Ray, P. S.; Camilo, F.; Roberts, M. S. E.; Çelik, Ö.; Wolff, M. T.;
Cheung, C. C.; Kerr, M.; Pennucci, T.; DeCesar, M. E.; Cognard, I.; Lyne, A. G.;
Stappers, B. W.; Freire, P. C. C.; Grove, J. E.; Abdo, A. A.; Desvignes, G.; Donato, D.;
Ferrara, E. C.; Gehrels, N.; Guillemot, L.; Gwon, C.; Harding, A. K.; Johnston, S.; Keith, M.;
Kramer, M.; Michelson, P. F.; Parent, D.; Saz Parkinson, P. M.; Romani, R. W.; Smith, D. A.;
Theureau, G.; Thompson, D. J.; Weltevrede, P.; Wood, K. S.; Ziegler, M.
Publication:
The Astrophysical Journal Letters, Volume 727, Issue 1, article id. L16 (2011). (ApJL
Homepage)
01/2011
IOP
pulsars: general, pulsars: individual: J0614–3329 J1231–1411 J2214+3000
10.1088/2041-8205/727/1/L16
2011ApJ...727L..16R
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We searched for radio pulsars in 25 of the non-variable, unassociated sources in the Fermi LAT Bright Source List
with the Green Bank Telescope at 820 MHz. We report the discovery of three radio and γ-ray millisecond pulsars
(MSPs) from a high Galactic latitude subset of these sources. All of the pulsars are in binary systems, which would
have made them virtually impossible to detect in blind γ-ray pulsation searches. They seem to be relatively normal,
nearby (<=2 kpc) MSPs. These observations, in combination with the Fermi detection of γ-rays from other known
radio MSPs, imply that most, if not all, radio MSPs are efficient γ-ray producers. The γ-ray spectra of the pulsars
are power law in nature with exponential cutoffs at a few GeV, as has been found with most other pulsars. The
MSPs have all been detected as X-ray point sources. Their soft X-ray luminosities of ~10 30-1031 erg s–1 are typical
of the rare radio MSPs seen in X-rays.
79
Title:
Authors:
Fermi-LAT Search for Pulsar Wind Nebulae Around Gamma-ray Pulsars
Publication:
The Astrophysical Journal, Volume 726, Issue 1, article id. 35 (2011). (ApJ
Homepage)
01/2011
IOP
catalogs, gamma rays: general, pulsars: general
10.1088/0004-637X/726/1/35
2011ApJ...726...35A
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Ackermann, M.; Ajello, M.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Bastieri, D.; 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.; Buson, S.; Caliandro, G. A.;
Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.;
Charles, E.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.;
Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Conrad, J.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Luca, A.;
de Palma, F.; Digel, S. W.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.;
Favuzzi, C.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.;
Germani, S.; Giglietto, N.; Giommi, P.; Giordano, F.; Giroletti, M.; Glanzman, T.;
Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.;
Hadasch, D.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashi, K.; Hays, E.; Hobbs, G.;
Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, W. N.; Johnston, S.;
Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Keith, M.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kramer, M.;
Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.;
Loparco, F.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; Mehault, J.; Michelson, P. F.; Mizuno, T.;
Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.;
Nakamori, T.; Naumann-Godo, M.; Nolan, P. L.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.;
Okumura, A.; Ormes, J. F.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.;
Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.;
Ransom, S. M.; Ray, P. S.; Razzano, M.; Rea, N.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.;
Ripken, J.; Ritz, S.; Romani, R. W.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sander, A.;
Saz Parkinson, P. M.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.;
Spinelli, P.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Takahashi, H.; Takahashi, T.; Tanaka, T.;
Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.;
Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Uehara, T.; Usher, T. L.;
Vandenbroucke, J.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.;
Wang, P.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Yang, Z.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Abstract
The high sensitivity of the Fermi-LAT (Large Area Telescope) offers the first opportunity to study faint and extended
GeV sources such as pulsar wind nebulae (PWNe). After one year of observation the LAT detected and identified
three PWNe: the Crab Nebula, Vela-X, and the PWN inside MSH 15-52. In the meantime, the list of LAT detected
pulsars increased steadily. These pulsars are characterized by high energy loss rates (\dot{E}) from ~3 × 10 33 erg
s–1 to 5 × 1038 erg s–1 and are therefore likely to power a PWN. This paper summarizes the search for PWNe in
the off-pulse windows of 54 LAT-detected pulsars using 16 months of survey observations. Ten sources show
significant emission, seven of these likely being of magnetospheric origin. The detection of significant emission in
the off-pulse interval offers new constraints on the γ-ray emitting regions in pulsar magnetospheres. The three other
sources with significant emission are the Crab Nebula, Vela-X, and a new PWN candidate associated with the LAT
pulsar PSR J1023–5746, coincident with the TeV source HESS J1023–575. We further explore the association
between the HESS and the Fermi source by modeling its spectral energy distribution. Flux upper limits derived for
the 44 remaining sources are used to provide new constraints on famous PWNe that have been detected at keV
and/or TeV energies.
80
Title:
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
PSRs J0248+6021 and J2240+5832: young pulsars in the northern Galactic
plane. Discovery, timing, and gamma-ray observations
Theureau, G.; Parent, D.; Cognard, I.; Desvignes, G.; Smith, D. A.;
Casandjian, J. M.; Cheung, C. C.; Craig, H. A.; Donato, D.; Foster, R.;
Guillemot, L.; Harding, A. K.; Lestrade, J.-F.; Ray, P. S.; Romani, R. W.;
Thompson, D. J.; Tian, W. W.; Watters, K.
Astronomy and Astrophysics, Volume 525, id.A94 (A&A Homepage)
01/2011
EDP Sciences
gamma rays: stars, pulsars: individual: J0248+6021, pulsars: individual:
J2240+5832
10.1051/0004-6361/201015317
2011A&A...525A..94T
Abstract
Context. Pulsars PSR J0248+6021 (with a rotation period P = 217 ms and spin-down power dot E = 2.13 × 1035 erg
s-1) and PSR J2240+5832 (P = 140 ms, dot E = 2.12 × 1035 erg s-1) were discovered in 1997 with the Nançay radio
telescope during a northern Galactic plane survey, using the Navy-Berkeley Pulsar Processor (NBPP) filter bank.
The GeV gamma-ray pulsations from both were discovered using the Fermi Large Area Telescope.
Aims: We characterize the neutron star emission using radio and gamma-ray observations, and explore the rich
environment of PSR J0248+6021.
Methods: Twelve years of radio timing data, including glitches, with steadily improved instrumentation, such as the
Berkeley-Orleans-Nançay pulsar backend, and a gamma-ray data set 2.6 times larger than previously published
allow detailed investigations of these pulsars. Radio polarization data allow comparison with the geometry inferred
from gamma-ray emission models.
Results: The two pulsars resemble each other in both radio and gamma-ray data. Both are rare in having a single
gamma-ray pulse offset far from the radio peak. The anomalously high dispersion measure for PSR J0248+6021
(DM = 370 pc cm-3) is most likely due to its being within the dense, giant HII region W5 in the Perseus arm at a
distance of 2 kpc, as opposed to being beyond the edge of the Galaxy as obtained from models of average electron
distributions. Its large transverse velocity and the low magnetic field along the line-of-sight favor this small distance.
Neither gamma-ray, X-ray, nor optical data yield evidence of a pulsar wind nebula surrounding PSR J0248+6021.
We report the discovery of gamma-ray pulsations from PSR J2240+5832. We argue that it could be in the outer
arm, although slightly nearer than its DM-derived distance, but that it may be in the Perseus arm at half the
distance.
Conclusions: The energy flux and distance yield a gamma-ray luminosity for PSR J0248+6021 of Lγ = (1.4 ± 0.3) ×
1034 erg s-1. For PSR J2240+5832, we find either Lγ = (7.9 ± 5.2) × 1034 erg s-1 if the pulsar is in the outer arm, or
Lγ = (2.2 ± 1.7) × 1034 erg s-1 for the Perseus arm. These luminosities are consistent with an Lγ ∝ √{dot E} rule.
Comparison of the gamma-ray pulse profiles with model predictions, including the constraints obtained from radio
polarization data, implies outer magnetosphere emission. These two pulsars differ mainly in terms of their
inclination angles and acceleration gap widths, which in turn explain the observed differences in the gamma-ray
peak widths.
81
Title:
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Fermi Large Area Telescope Observations of Gamma-ray Pulsars PSR J1057–5226,
J1709–4429, and J1952+3252
Abdo, A. A.; Ajello, M.; Antolini, E.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Baring, M. G.;
Bastieri, D.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; 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.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Çelik, Ö.; Chekhtman, A.;
Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Dermer, C. D.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.;
Dumora, D.; Favuzzi, C.; Ferrara, E. C.; Fortin, P.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.;
Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giglietto, N.; Giordano, F.;
Giroletti, M.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.;
Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hadasch, D.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hays, E.;
Jóhannesson, G.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.;
Katagiri, H.; Kataoka, J.; Keith, M.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kramer, M.; Kuss, M.;
Lande, J.; Latronico, L.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.;
Lubrano, P.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.; Mazziotta, M. N.; Mitthumsiri, W.;
Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.;
Murgia, S.; Nakamori, T.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.;
Okumura, A.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.;
Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Rainò, S.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.;
Reposeur, T.; Ripken, J.; Romani, R. W.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sander, A.;
Saz Parkinson, P. M.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.;
Spinelli, P.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.;
Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Tibolla, O.;
Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Usher, T. L.; Vandenbroucke, J.; Vasileiou, V.;
Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Yang, Z.; Ylinen, T.;
Ziegler, M.
The Astrophysical Journal, Volume 720, Issue 1, pp. 26-40 (2010). (ApJ Homepage)
09/2010
IOP
gamma rays: stars, pulsars: individual: PSR J1057–5226 PSR J1709–4429 and PSR
J1952+3252
10.1088/0004-637X/720/1/26
2010ApJ...720...26A
Abstract
The Fermi Large Area Telescope (LAT) data have confirmed the pulsed emission from all six high-confidence
gamma-ray pulsars previously known from the EGRET observations. We report results obtained from the analysis
of 13 months of LAT data for three of these pulsars (PSR J1057–5226, PSR J1709–4429, and PSR J1952+3252)
each of which had some unique feature among the EGRET pulsars. The excellent sensitivity of LAT allows more
detailed analysis of the evolution of the pulse profile with energy and also of the variation of the spectral shape with
phase. We measure the cutoff energy of the pulsed emission from these pulsars for the first time and provide a
more complete picture of the emission mechanism. The results confirm some, but not all, of the features seen in the
EGRET data.
82
Title:
Authors:
Long-term timing of four millisecond pulsars
Janssen, G. H.; Stappers, B. W.; Bassa, C. G.; Cognard, I.; Kramer, M.; Theureau, G.
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
Astronomy and Astrophysics, Volume 514, id.A74 (A&A Homepage)
05/2010
EDP Sciences
stars: neutron, pulsars: general, pulsars: individual:, J1721&ndash;2457, pulsars: individual:
J1745-0952, pulsars: individual: J1810-2005, pulsars: individual: J1918-0642
10.1051/0004-6361/200911728
2010A&A...514A..74J
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We have timed four millisecond pulses, PSRs J1721-2457, J1745-0952, J1810-2005, and J1918-0642, for up to a
total of 10.5 years each using multiple telescopes in the European Pulsar Timing Array network: the Westerbork
Synthesis Radio Telescope in The Netherlands, the Nançay Radio Telescope in France and the Lovell telescope at
Jodrell Bank in the UK. The long time span has enabled us to measure the proper motions of J1745-0952 and
J1918-0642, indicating that they have transverse velocities of 200(50) and 54(7) km s-1 respectively. We have
obtained upper limits on the proper motion of J1721-2457 and J1810-2005, which imply that they have transverse
velocities less than 140 and 400 km s-1 respectively. In all cases, the velocities lie in the range typical of millisecond
pulsars. We present pulse profiles for each pulsar taken from observations at multiple frequencies in the range of
350 to 2600 MHz, and show that J1810-2005 shows significant profile evolution in this range. Using our multifrequency observations, we measured the spectral indices for all four pulsars, and for J1810-2005 it appears to be
very flat. The flux density of J1918-0642 shows extensive modulation which we attribute to the combined effects of
refractive and diffractive scintillation. We discuss the possible use of including J1721-2457 or J1918-0642 in a
pulsar timing array, and find that J1918-0642 will be useful to include when the timing precision of this pulsar is
improved over the next few years. We have searched archival optical observations to detect companions of the
binary pulsars, but none were detected. However, we provide lower limits on the masses of the white dwarf
companions of PSRs J1745-0952 and J1918-0642.
83
Title:
Authors:
The European Pulsar Timing Array: current efforts and a LEAP toward the future
Ferdman, R. D.; van Haasteren, R.; Bassa, C. G.; Burgay, M.; Cognard, I.; Corongiu, A.;
D'Amico, N.; Desvignes, G.; Hessels, J. W. T.; Janssen, G. H.; Jessner, A.; Jordan, C.;
Karuppusamy, R.; Keane, E. F.; Kramer, M.; Lazaridis, K.; Levin, Y.; Lyne, A. G.; Pilia, M.;
Possenti, A.; Purver, M.; Stappers, B.; Sanidas, S.; Smits, R.; Theureau, G.
Publication:
Classical and Quantum Gravity, Volume 27, Issue 8, pp. 084014 (2010). (CQGra
Homepage)
04/2010
IOP
10.1088/0264-9381/27/8/084014
2010CQGra..27h4014F
Publication Date:
Origin:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
The European Pulsar Timing Array (EPTA) is a multi-institutional, multi-telescope collaboration, with the goal of
using high-precision pulsar timing to directly detect gravitational waves. In this paper we discuss the EPTA member
telescopes, current achieved timing precision and near-future goals. We report a preliminary upper limit to the
amplitude of a gravitational wave background. We also discuss the Large European Array for Pulsars, in which the
five major European telescopes involved in pulsar timing will be combined to provide a coherent array that will give
similar sensitivity to the Arecibo radio telescope, and larger sky coverage.
Title:
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
DOI:
Bibliographic Code:
The International Pulsar Timing Array project: using pulsars as a gravitational wave
detector
Hobbs, G.; Archibald, A.; Arzoumanian, Z.; Backer, D.; Bailes, M.; Bhat, N. D. R.;
Burgay, M.; Burke-Spolaor, S.; Champion, D.; Cognard, I.; Coles, W.; Cordes, J.;
Demorest, P.; Desvignes, G.; Ferdman, R. D.; Finn, L.; Freire, P.; Gonzalez, M.;
Hessels, J.; Hotan, A.; Janssen, G.; Jenet, F.; Jessner, A.; Jordan, C.; Kaspi, V.;
Kramer, M.; Kondratiev, V.; Lazio, J.; Lazaridis, K.; Lee, K. J.; Levin, Y.; Lommen, A.;
Lorimer, D.; Lynch, R.; Lyne, A.; Manchester, R.; McLaughlin, M.; Nice, D.;
Oslowski, S.; Pilia, M.; Possenti, A.; Purver, M.; Ransom, S.; Reynolds, J.;
Sanidas, S.; Sarkissian, J.; Sesana, A.; Shannon, R.; Siemens, X.; Stairs, I.;
Stappers, B.; Stinebring, D.; Theureau, G.; van Haasteren, R.; van Straten, W.;
Verbiest, J. P. W.; Yardley, D. R. B.; You, X. P.
Classical and Quantum Gravity, Volume 27, Issue 8, pp. 084013 (2010). (CQGra
Homepage)
04/2010
IOP
10.1088/0264-9381/27/8/084013
2010CQGra..27h4013H
Abstract
The International Pulsar Timing Array project combines observations of pulsars from both northern and southern
hemisphere observatories with the main aim of detecting ultra-low frequency (~ 10-9-10-8 Hz) gravitational waves.
Here we introduce the project, review the methods used to search for gravitational waves emitted from coalescing
supermassive binary black-hole systems in the centres of merging galaxies and discuss the status of the project.
84
Title:
Authors:
The First Fermi Large Area Telescope Catalog of Gamma-ray Pulsars
Publication:
The Astrophysical Journal Supplement, Volume 187, Issue 2, pp. 460-494 (2010). (ApJS
Homepage)
04/2010
IOP
catalogs, gamma rays: general, pulsars: general, stars: neutron
10.1088/0067-0049/187/2/460
2010ApJS..187..460A
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.;
Barbiellini, G.; Baring, M. G.; Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.;
Blandford, R. D.; Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.;
Bruel, P.; Burnett, T. H.; Buson, S.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.;
Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Charles, E.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.;
Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Corbet, R.; Cutini, S.;
den Hartog, P. R.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Luca, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Dormody, M.;
Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Espinoza, C.; Farnier, C.; Favuzzi, C.;
Fegan, S. J.; Ferrara, E. C.; Focke, W. B.; Fortin, P.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.;
Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giavitto, G.; Giebels, B.;
Giglietto, N.; Giommi, P.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Gotthelf, E. V.; Grenier, I. A.;
Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Gwon, C.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.;
Hayashida, M.; Hays, E.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.;
Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Kanbach, G.; Kaspi, V. M.;
Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kramer, M.; Kuss, M.;
Lande, J.; Latronico, L.; Lemoine-Goumard, M.; Livingstone, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.;
Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Madejski, G. M.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McConville, W.; McEnery, J. E.; McGlynn, S.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mineo, T.;
Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.;
Murgia, S.; Nakamori, T.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.;
Orlando, E.; Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.;
Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Ray, P. S.;
Razzano, M.; Rea, N.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.;
Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.;
Scargle, J. D.; Schalk, T. L.; Sellerholm, A.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.;
Spandre, G.; Spinelli, P.; Stappers, B. W.; Starck, J.-L.; Striani, E.; Strickman, M. S.; Strong, A. W.;
Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Takahashi, T.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.;
Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Tibolla, O.; Torres, D. F.; Tosti, G.;
Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.; Venter, C.; Vilchez, N.;
Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Wang, N.; Watters, K.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.;
Ylinen, T.; Ziegler, M.
Abstract
The dramatic increase in the number of known gamma-ray pulsars since the launch of the Fermi Gamma-ray
Space Telescope (formerly GLAST) offers the first opportunity to study a sizable population of these high-energy
objects. This catalog summarizes 46 high-confidence pulsed detections using the first six months of data taken by
the Large Area Telescope (LAT), Fermi's main instrument. Sixteen previously unknown pulsars were discovered by
searching for pulsed signals at the positions of bright gamma-ray sources seen with the LAT, or at the positions of
objects suspected to be neutron stars based on observations at other wavelengths. The dimmest observed flux
among these gamma-ray-selected pulsars is 6.0 × 10-8 ph cm-2 s-1 (for E>100 MeV). Pulsed gamma-ray emission
was discovered from 24 known pulsars by using ephemerides (timing solutions) derived from monitoring radio
pulsars. Eight of these new gamma-ray pulsars are millisecond pulsars. The dimmest observed flux among the
radio-selected pulsars is 1.4 × 10-8 ph cm-2 s-1 (for E>100 MeV). The remaining six gamma-ray pulsars were
known since the Compton Gamma Ray Observatory mission, or before. The limiting flux for pulse detection is nonuniform over the sky owing to different background levels, especially near the Galactic plane. The pulsed energy
spectra can be described by a power law with an exponential cutoff, with cutoff energies in the range ~1-5 GeV.
The rotational energy-loss rate (Ė) of these neutron stars spans five decades, from ~3 × 1033 erg s-1 to 5 × 1038
erg s-1, and the apparent efficiencies for conversion to gamma-ray emission range from ~0.1% to ~ unity, although
distance uncertainties complicate efficiency estimates. The pulse shapes show substantial diversity, but roughly
75% of the gamma-ray pulse profiles have two peaks, separated by gsim0.2 of rotational phase. For most of the
pulsars, gamma-ray emission appears to come mainly from the outer magnetosphere, while polar-cap emission
remains plausible for a remaining few. Spatial associations imply that many of these pulsars power pulsar wind
nebulae. Finally, these discoveries suggest that gamma-ray-selected young pulsars are born at a rate comparable
to that of their radio-selected cousins and that the birthrate of all young gamma-ray-detected pulsars is a
85
substantial fraction of the expected Galactic supernova rate.
86
Title:
Discovery of Pulsed γ-Rays from PSR J0034-0534 with the Fermi Large Area Telescope: A
Case for Co-Located Radio and γ-Ray Emission Regions
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Allafort, A.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Bastieri, D.;
Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Blandford, R. D.; Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.;
Bouvier, A.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.; Buson, S.; Caliandro, G. A.;
Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Carrigan, S.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.;
Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Conrad, J.; Corbet, R.; DeCesar, M. E.; Dermer, C. D.; Desvignes, G.; de Angelis, A.; de Palma, F.;
Digel, S. W.; Dormody, M.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Espinoza, C.;
Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.;
Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giavitto, G.; Giglietto, N.;
Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.;
Guiriec, S.; Hadasch, D.; Harding, A. K.; Hays, E.; Hobbs, G.; Horan, D.; Hughes, R. E.;
Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.;
Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kramer, M.; Kuss, M.; Lande, J.;
Latronico, L.; Lemoine-Goumard, M.; Llena Garde, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.;
Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McConville, W.; McEnery, J. E.; McGlynn, S.; Meurer, C.; Michelson, P. F.;
Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.;
Murgia, S.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.;
Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.; PesceRollins, M.; Pierbattista, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Razzano, M.;
Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ripken, J.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.;
Romani, R. W.; Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.;
Scargle, J. D.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.;
Stappers, B. W.; Starck, J.-L.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.;
Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.;
Tramacere, A.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.; Venter, C.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.;
Wallace, E.; Wang, P.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
The Astrophysical Journal, Volume 712, Issue 2, pp. 957-963 (2010). (ApJ Homepage)
04/2010
IOP
gamma rays: general, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J0034–0534
10.1088/0004-637X/712/2/957
2010ApJ...712..957A
Abstract
Millisecond pulsars (MSPs) have been firmly established as a class of γ-ray emitters via the detection of pulsations
above 0.1 GeV from eight MSPs by the Fermi Large Area Telescope (LAT). Using 13 months of LAT data,
significant γ-ray pulsations at the radio period have been detected from the MSP PSR J0034-0534, making it the
ninth clear MSP detection by the LAT. The γ-ray light curve shows two peaks separated by 0.274 ± 0.015 in phase
which are very nearly aligned with the radio peaks, a phenomenon seen only in the Crab pulsar until now. The
>=0.1 GeV spectrum of this pulsar is well fit by an exponentially cutoff power law with a cutoff energy of 1.8 ± 0.6 ±
0.1 GeV and a photon index of 1.5 ± 0.2 ± 0.1, first errors are statistical and second are systematic. The nearalignment of the radio and γ-ray peaks strongly suggests that the radio and γ-ray emission regions are co-located
and both are the result of caustic formation.
87
Title:
PSR J1907+0602: A Radio-Faint Gamma-Ray Pulsar Powering a Bright TeV Pulsar Wind
Nebula
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Bastieri, D.;
Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Blandford, R. D.; Bloom, E. D.;
Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.; Buson, S.;
Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.;
Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Cutini, S.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Dingus, B. L.;
Dormody, M.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Farnier, C.; Favuzzi, C.;
Fegan, S. J.; Focke, W. B.; Fortin, P.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.;
Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giavitto, G.; Giebels, B.; Giglietto, N.;
Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.;
Guiriec, S.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hays, E.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Jóhannesson, G.;
Johnson, A. S.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.;
Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; LemoineGoumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Makeev, A.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.;
Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nolan, P. L.;
Norris, J. P.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Paneque, D.; Parent, D.;
Pelassa, V.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ray, P. S.;
Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.; Roberts, M. S. E.; Rochester, L. S.;
Rodriguez, A. Y.; Ro'mani, R. W.; Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.;
Saz Parkinson, P. M.; Scargle, J. D.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.;
Spinelli, P.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.;
Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Tibaldo, L.; Tibolla, O.; Torres, D. F.; Tosti, G.;
Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.; Venter, C.; Vilchez, N.;
Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Watters, K.; Winer, B. L.; Wolff, M. T.; Wood, K. S.; Ylinen, T.;
Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
The Astrophysical Journal, Volume 711, Issue 1, pp. 64-74 (2010). (ApJ Homepage)
03/2010
IOP
gamma rays: general, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J1907+0602, supernovae:
individual: SNR G40.5-0.5
10.1088/0004-637X/711/1/64
2010ApJ...711...64A
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We present multiwavelength studies of the 106.6 ms γ-ray pulsar PSR J1907+06 near the TeV source MGRO
J1908+06. Timing observations with Fermi result in a precise position determination for the pulsar of R.A. =
19h07m54.s7(2), decl. = +06°02'16(2)'' placing the pulsar firmly within the TeV source extent, suggesting the TeV
source is the pulsar wind nebula of PSR J1907+0602. Pulsed γ-ray emission is clearly visible at energies from 100
MeV to above 10 GeV. The phase-averaged power-law index in the energy range E > 0.1 GeV is Γ = 1.76 ± 0.05
with an exponential cutoff energy Ec = 3.6 ± 0.5 GeV. We present the energy-dependent γ-ray pulsed light curve as
well as limits on off-pulse emission associated with the TeV source. We also report the detection of very faint (flux
density of ~= 3.4 μJy) radio pulsations with the Arecibo telescope at 1.5 GHz having a dispersion measure DM =
82.1 ± 1.1 cm-3 pc. This indicates a distance of 3.2 ± 0.6 kpc and a pseudo-luminosity of L 1400 ~= 0.035 mJy kpc2.
A Chandra ACIS observation revealed an absorbed, possibly extended, compact (lsim4'') X-ray source with
significant nonthermal emission at R.A. = 19h07m54.s76, decl. = +06°02'14farcs6 with a flux of 2.3+0.6 -1.4 × 10-14
erg cm-2 s-1. From archival ASCA observations, we place upper limits on any arcminute scale 2-10 keV X-ray
emission of ~1 × 10-13 erg cm-2 s-1. The implied distance to the pulsar is compatible with that of the supernova
remnant G40.5 - 0.5, located on the far side of the TeV nebula from PSR J1907+0602, and the S74 molecular cloud
on the nearer side which we discuss as potential birth sites.
88
Title:
Gamma-Ray Emission from the Shell of Supernova Remnant W44 Revealed by the
Fermi LAT
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Baring, M. G.;
Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Blandford, R. D.;
Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.;
Burnett, T. H.; Buson, S.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.;
Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.;
Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Cutini, S.; Dermer, C. D.;
de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; do Couto e Silva, E.; Drell, P. S.; Dubois, R.;
Dumora, D.; Espinoza, C.; Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.; Focke, W. B.; Fortin, P.;
Frailis, M.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.;
Germani, S.; Giavitto, G.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.;
Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hanabata, Y.;
Harding, A. K.; Hayashida, M.; Hays, E.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Jóhannesson, G.;
Johnson, A. S.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Katsuta, J.;
Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kramer, M.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.;
Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.;
Lyne, A. G.; Madejski, G. M.; Makeev, A.; Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; Meurer, C.;
Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.;
Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nakamori, T.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.;
Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Paneque, D.; Parent, D.; Pelassa, V.;
Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Razzano, M.;
Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.;
Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Parkinson, P. M. Saz;
Scargle, J. D.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.;
Stappers, B. W.; Stecker, F. W.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.;
Takahashi, T.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.;
Tibaldo, L.; Tibolla, O.; Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.;
Vasileiou, V.; Venter, C.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.;
Yamazaki, R.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Category:
Origin:
DOI:
Bibliographic Code:
Science, Volume 327, Issue 5969, pp. 1103- (2010). (Sci Homepage)
02/2010
ASTRONOMY
SCIENCE
10.1126/science.1182787
2010Sci...327.1103A
Abstract
Recent observations of supernova remnants (SNRs) hint that they accelerate cosmic rays to energies close to
~1015 electron volts. However, the nature of the particles that produce the emission remains ambiguous. We report
observations of SNR W44 with the Fermi Large Area Telescope at energies between 2 × 108 electron volts and 3
×1011 electron volts. The detection of a source with a morphology corresponding to the SNR shell implies that the
emission is produced by particles accelerated there. The gamma-ray spectrum is well modeled with emission from
protons and nuclei. Its steepening above ~109 electron volts provides a probe with which to study how particle
acceleration responds to environmental effects such as shock propagation in dense clouds and how accelerated
particles are released into interstellar space.
89
Title:
Gamma-ray and Radio Properties of Six Pulsars Detected by the Fermi Large
Area Telescope
Authors:
Weltevrede, P.; Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Axelsson, M.; 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.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.;
Buson, S.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.;
Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Charles, E.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.;
Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Cutini, S.; Dermer, C. D.;
Desvignes, G.; de Angelis, A.; de Luca, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Dormody, M.;
Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.;
Focke, W. B.; Fortin, P.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.;
Gehrels, N.; Germani, S.; Giavitto, G.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.;
Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hanabata, Y.;
Harding, A. K.; Hays, E.; Hobbs, G.; Hughes, R. E.; Jackson, M. S.; Jóhannesson, G.;
Johnson, A. S.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.;
Kawai, N.; Keith, M.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kramer, M.; Kuss, M.; Lande, J.;
Latronico, L.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.;
Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.;
McGlynn, S.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.;
Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Nuss, E.;
Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.;
Pelassa, V.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.;
Ransom, S. M.; Razzano, M.; Rea, N.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Rochester, L. S.;
Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.;
Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.;
Spinelli, P.; Stappers, B. W.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.;
Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.;
Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.;
Venter, C.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Wang, N.; Watters, K.; Winer, B. L.;
Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
The Astrophysical Journal, Volume 708, Issue 2, pp. 1426-1441 (2010). (ApJ
Homepage)
01/2010
IOP
pulsars: individual: PSRs J0631+1036 J0659+1414 J0742-2822 J1420-6048 J15095850 J1718-3825
10.1088/0004-637X/708/2/1426
2010ApJ...708.1426W
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report the detection of pulsed γ-rays for PSRs J0631+1036, J0659+1414, J0742-2822, J1420-6048, J15095850, and J1718-3825 using the Large Area Telescope on board the Fermi Gamma-ray Space Telescope (formerly
known as GLAST). Although these six pulsars are diverse in terms of their spin parameters, they share an
important feature: their γ-ray light curves are (at least given the current count statistics) single peaked. For two
pulsars, there are hints for a double-peaked structure in the light curves. The shapes of the observed light curves of
this group of pulsars are discussed in the light of models for which the emission originates from high up in the
magnetosphere. The observed phases of the γ-ray light curves are, in general, consistent with those predicted by
high-altitude models, although we speculate that the γ-ray emission of PSR J0659+1414, possibly featuring the
softest spectrum of all Fermi pulsars coupled with a very low efficiency, arises from relatively low down in the
magnetosphere. High-quality radio polarization data are available showing that all but one have a high degree of
linear polarization. This allows us to place some constraints on the viewing geometry and aids the comparison of
the γ-ray light curves with high-energy beam models.
90
Title:
Fermi Large Area Telescope Observations of the Crab Pulsar And Nebula
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.;
Barbiellini, G.; Baring, M. G.; Bastieri, D.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Blandford, R. D.;
Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.;
Burnett, T. H.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.;
Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.;
Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Luca, A.;
de Palma, F.; Digel, S. W.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Espinoza, C.;
Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.; Ferrara, E. C.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.;
Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giavitto, G.;
Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.;
Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashida, M.; Hays, E.;
Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.;
Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.;
Kramer, M.; Kuehn, F.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.;
Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.;
Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Moretti, E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.;
Nakamori, T.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.;
Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.; PesceRollins, M.; Pierbattista, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ray, P. S.; Razzano, M.;
Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.;
Roth, M.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.;
Scargle, J. D.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.;
Stappers, B. W.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.;
Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.;
Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.; Vilchez, N.; Vitale, V.;
Waite, A. P.; Wallace, E.; Wang, P.; Watters, K.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.;
Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
The Astrophysical Journal, Volume 708, Issue 2, pp. 1254-1267 (2010). (ApJ Homepage)
01/2010
IOP
gamma rays: observations, ISM: individual: Crab Nebula, pulsars: individual: Crab,
supernova remnants
10.1088/0004-637X/708/2/1254
2010ApJ...708.1254A
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report on γ-ray observations of the Crab Pulsar and Nebula using 8 months of survey data with the Fermi Large
Area Telescope (LAT). The high quality light curve obtained using the ephemeris provided by the Nançay and
Jodrell Bank radio telescopes shows two main peaks stable in phase with energy. The first γ-ray peak leads the
radio main pulse by (281 ± 12 ± 21) μs, giving new constraints on the production site of non-thermal emission in
pulsar magnetospheres. The first uncertainty is due to γ-ray statistics, and the second arises from the rotation
parameters. The improved sensitivity and the unprecedented statistics afforded by the LAT enable precise
measurement of the Crab Pulsar spectral parameters: cut-off energy at Ec = (5.8 ± 0.5 ± 1.2) GeV, spectral index of
Γ = (1.97 ± 0.02 ± 0.06) and integral photon flux above 100 MeV of (2.09 ± 0.03 ± 0.18) × 10 –6 cm–2 s–1. The first
errors represent the statistical error on the fit parameters, while the second ones are the systematic uncertainties.
Pulsed γ-ray photons are observed up to ~ 20 GeV which precludes emission near the stellar surface, below
altitudes of around 4-5 stellar radii in phase intervals encompassing the two main peaks. A detailed phase-resolved
spectral analysis is also performed: the hardest emission from the Crab Pulsar comes from the bridge region
between the two γ-ray peaks while the softest comes from the falling edge of the second peak. The spectrum of the
nebula in the energy range 100 MeV-300 GeV is well described by the sum of two power laws of indices Γ sync =
(3.99 ± 0.12 ± 0.08) and ΓIC = (1.64 ± 0.05 ± 0.07), corresponding to the falling edge of the synchrotron and the
rising edge of the inverse Compton (IC) components, respectively. This latter, which links up naturally with the
spectral data points of Cherenkov experiments, is well reproduced via IC scattering from standard
magnetohydrodynamic nebula models, and does not require any additional radiation mechanism.
91
Title:
Generic tests of the existence of the gravitational dipole radiation and the
variation of the gravitational constant
Authors:
Lazaridis, K.; Wex, N.; Jessner, A.; Kramer, M.; Stappers, B. W.; Janssen, G. H.;
Desvignes, G.; Purver, M. B.; Cognard, I.; Theureau, G.; Lyne, A. G.; Jordan, C. A.;
Zensus, J. A.
Publication:
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 400, Issue 2, pp. 805-814.
(MNRAS Homepage)
12/2009
MNRAS
binaries: general , pulsars: general , pulsars: individual: PSR J1012+5307
(c) Journal compilation © 2009 RAS
10.1111/j.1365-2966.2009.15481.x
2009MNRAS.400..805L
Publication Date:
Origin:
MNRAS Keywords:
Abstract Copyright:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We present results from the high-precision timing analysis of the pulsar-white dwarf (WD) binary PSR J1012+5307
using 15 years of multitelescope data. Observations were performed regularly by the European Pulsar Timing Array
(EPTA) network, consisting of Effelsberg, Jodrell Bank, Westerbork and Nançay. All the timing parameters have
been improved from the previously published values, most by an order of magnitude. In addition, a parallax
measurement of π = 1.2(3)mas is obtained for the first time for PSR J1012+5307, being consistent with the optical
estimation from the WD companion. Combining improved 3D velocity information and models for the Galactic
potential, the complete evolutionary Galactic path of the system is obtained. A new intrinsic eccentricity upper limit
of e < 8.4 × 10-7 is acquired, one of the smallest calculated for a binary system and a measurement of the variation
of the projected semimajor axis also constrains the system's orbital orientation for the first time. It is shown that
PSR J1012+5307 is an ideal laboratory for testing alternative theories of gravity. The measurement of the change
of the orbital period of the system of is used to set an upper limit on the dipole gravitational wave emission that is
valid for a wide class of alternative theories of gravity. Moreover, it is shown that in combination with other binary
pulsars PSR J1012+5307 is an ideal system to provide self-consistent, generic limits, based only on millisecond
pulsar data, for the dipole radiation and the variation of the gravitational constant .
92
Title:
Fermi Large Area Telescope Detection of Pulsed γ-rays from the Vela-like Pulsars
PSR J1048–5832 and PSR J2229+6114
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.;
Barbiellini, G.; Baring, M. G.; Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.;
Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.;
Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.;
Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Conrad, J.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Dormody, M.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.;
Dumora, D.; Farnier, C.; Favuzzi, C.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.;
Gargano, F.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.;
Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Halpern, J.;
Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashida, M.; Hays, E.; Hobbs, G.; Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.;
Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.;
Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kramer, M.; Kuehn, F.; Kuss, M.;
Lande, J.; Latronico, L.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.;
Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.; Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.;
Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.;
Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.;
Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pepe, M.;
Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Razzano, M.;
Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Roth, M.;
Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.; Scargle, J. D.;
Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.; Stappers, B. W.;
Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.;
Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.; Uchiyama, Y.;
Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Wang, N.; Watters, K.;
Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
The Astrophysical Journal, Volume 706, Issue 2, pp. 1331-1340 (2009). (ApJ Homepage)
12/2009
IOP
gamma rays: observations, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J1048–5832 PSr
J222+6114
10.1088/0004-637X/706/2/1331
2009ApJ...706.1331A
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report the detection of γ-ray pulsations (>=0.1 GeV) from PSR J2229+6114 and PSR J1048–5832, the latter
having been detected as a low-significance pulsar by EGRET. Data in the γ-ray band were acquired by the Large
Area Telescope (LAT) aboard the Fermi Gamma-ray Space Telescope, while the radio rotational ephemerides used
to fold the γ-ray light curves were obtained using the Green Bank Telescope, the Lovell telescope at Jodrell Bank,
and the Parkes Telescope. The two young radio pulsars, located within the error circles of the previously
unidentified EGRET sources 3EG J1048–5840 and 3EG J2227+6122, present spin-down characteristics similar to
the Vela pulsar. PSR J1048–5832 shows two sharp peaks at phases 0.15 ± 0.01 and 0.57 ± 0.01 relative to the
radio pulse confirming the EGRET light curve, while PSR J2229+6114 presents a very broad peak at phase 0.49 ±
0.01. The γ-ray spectra above 0.1 GeV of both pulsars are fit with power laws having exponential cutoffs near 3
GeV, leading to integral photon fluxes of (2.19 ± 0.22 ± 0.32) × 10 –7 cm–2 s–1 for PSR J1048–5832 and (3.77 ±
0.22 ± 0.44) × 10–7 cm–2 s–1 for PSR J2229+6114. The first uncertainty is statistical and the second is systematic.
PSR J1048–5832 is one of the two LAT sources which were entangled together as 3EG J1048–5840. These
detections add to the growing number of young γ-ray pulsars that make up the dominant population of GeV γ-ray
sources in the Galactic plane.
93
Title:
The international pulsar timing array project: using pulsars as a gravitational wave
detector
Authors:
Hobbs, G.; Archibald, A.; Arzoumanian, Z.; Backer, D.; Bailes, M.; Bhat, N. D. R.;
Burgay, M.; Burke-Spolaor, S.; Champion, D.; Cognard, I.; Coles, W.; Cordes, J.;
Demorest, P.; Desvignes, G.; Ferdman, R. D.; Finn, L.; Freire, P.; Gonzalez, M.;
Hessels, J.; Hotan, A.; Janssen, G.; Jenet, F.; Jessner, A.; Jordan, C.; Kaspi, V.;
Kramer, M.; Kondratiev, V.; Lazio, J.; Lazaridis, K.; Lee, K. J.; Levin, Y.; Lommen, A.;
Lorimer, D.; Lynch, R.; Lyne, A.; Manchester, R.; McLaughlin, M.; Nice, D.; Oslowski, S.;
Pilia, M.; Possenti, A.; Purver, M.; Ransom, S.; Reynolds, J.; Sanidas, S.; Sarkissian, J.;
Sesana, A.; Shannon, R.; Siemens, X.; Stairs, I.; Stappers, B.; Stinebring, D.;
Theureau, G.; van Haasteren, R.; van Straten, W.; Verbiest, J. P. W.; Yardley, D. R. B.;
You, X. P.
eprint arXiv:0911.5206
11/2009
ARXIV
Astrophysics - Solar and Stellar Astrophysics, Astrophysics - Galaxy Astrophysics
accepted by Classical and Quantum Gravity. Review talk for the Amaldi8 conference series
2009arXiv0911.5206H
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
Comment:
Bibliographic Code:
Abstract
The International Pulsar Timing Array project combines observations of pulsars from both Northern and Southern
hemisphere observatories with the main aim of detecting ultra-low frequency (~10^-9 to 10^-8 Hz) gravitational
waves. Here we introduce the project, review the methods used to search for gravitational waves emitted from
coalescing supermassive binary black-hole systems in the centres of merging galaxies and discuss the status of
the project.
Title:
Nancay radiotelescope as part of the international Pulsar Timing campaigns
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
Cognard, I.; Theureau, G.; Desvignes, G.; Ferdman, R.
eprint arXiv:0911.1612
11/2009
ARXIV
Astrophysics - Cosmology and Extragalactic Astrophysics, Astrophysics - High Energy
Astrophysical Phenomena, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
4 pages, 2 figures, proceeding of 'Windows on the Universe', XXI Rencontres de Blois,
France, June 21-26 2009
2009arXiv0911.1612C
Comment:
Bibliographic Code:
Abstract
Nancay radiotelescope is involved in high precision timing since 20 years. Since 2004, a coherent dedispersion
instrumentation enables numerous routine observations on more than 200 pulsars using half of the time if this 100meters class radiotelescope. Two main programs are currently conducted. A large set of young and old pulsars is
timed for a multi-wavelength approach, complementary to the very successful high energy observations of pulsars
done by FERMI. A set of highly stable millisecond pulsars is monitored as our contribution to the European Pulsar
Timing Array in order to probe the cosmological Gravitational Wave Background.
94
Title:
A Population of Gamma-Ray Millisecond Pulsars Seen with the Fermi Large Area
Telescope
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.;
Barbiellini, G.; Baring, M. G.; Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.;
Bignami, G. F.; Blandford, R. D.; Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.;
Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.;
Carlson, P.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Charles, E.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.;
Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.;
Corbet, R.; Cutini, S.; Dermer, C. D.; Desvignes, G.; de Angelis, A.; de Luca, A.; de Palma, F.;
Digel, S. W.; Dormody, M.; do Couto e Silva, E.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Edmonds, Y.;
Farnier, C.; Favuzzi, C.; Fegan, S. J.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.;
Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giebels, B.; Giglietto, N.;
Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M. H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.;
Guiriec, S.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashida, M.; Hays, E.; Hobbs, G.; Hughes, R. E.;
Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.;
Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.; Kramer, M.;
Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.;
Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Madejski, G. M.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McConville, W.; McEnery, J. E.; McLaughlin, M. A.; Meurer, C.; Michelson, P. F.;
Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.;
Murgia, S.; Nolan, P. L.; Norris, J. P.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.;
Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.;
Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Ray, P. S.; Razzano, M.; Rea, N.; Reimer, A.;
Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Roth, M.;
Ryde, F.; Sadrozinski, H. F. W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.; Scargle, J. D.;
Schalk, T. L.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.;
Stappers, B. W.; Starck, J. L.; Striani, E.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.;
Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.;
Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vasileiou, V.;
Venter, C.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wallace, E.; Wang, P.; Watters, K.; Webb, N.;
Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Category:
Origin:
DOI:
Bibliographic Code:
Science, Volume 325, Issue 5942, pp. 848- (2009).
08/2009
ASTRONOMY
SCIENCE
10.1126/science.1176113
2009Sci...325..848A
Abstract
Pulsars are born with subsecond spin periods and slow by electromagnetic braking for several tens of millions of
years, when detectable radiation ceases. A second life can occur for neutron stars in binary systems. They can
acquire mass and angular momentum from their companions, to be spun up to millisecond periods and begin
radiating again. We searched Fermi Large Area Telescope data for pulsations from all known millisecond pulsars
(MSPs) outside of globular clusters, using rotation parameters from radio telescopes. Strong gamma-ray pulsations
were detected for eight MSPs. The gamma-ray pulse profiles and spectral properties resemble those of young
gamma-ray pulsars. The basic emission mechanism seems to be the same for MSPs and young pulsars, with the
emission originating in regions far from the neutron star surface.
95
Title:
Pulsed Gamma-rays from PSR J2021+3651 with the Fermi Large Area Telescope
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.; Bastieri, D.;
Battelino, M.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Bloom, E. D.; Bogaert, G.;
Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.; Caliandro, G. A.;
Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Charles, E.; Chekhtman, A.;
Chen, A. W.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.;
Conrad, J.; Cutini, S.; Demorest, P.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Luca, A.; de Palma, F.;
Digel, S. W.; Dormody, M.; do Couto e Silva, E.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Espinoza, C.;
Farnier, C.; Favuzzi, C.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.;
Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.;
Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.;
Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashida, M.; Hays, E.; Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.;
Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Katagiri, H.;
Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Kiziltan, B.; Knödlseder, J.; Komin, N.; Kramer, M.; Kuehn, F.;
Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.;
Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McConville, W.; McEnery, J. E.; McLaughlin, M. A.; Meurer, C.; Michelson, P. F.;
Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.;
Murgia, S.; Nolan, P. L.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.;
Ozaki, M.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.;
Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.;
Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.;
Parkinson, P. M. Saz; Sgrò, C.; Sierpowska-Bartosik, A.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.;
Spandre, G.; Spinelli, P.; Stappers, B. W.; Starck, J.-L.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.;
Takahashi, H.; Takahashi, T.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.;
Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.;
Van Etten, A.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wallace, E.; Watters, K.; Weltevrede, P.; Wood, K. S.;
Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
The Astrophysical Journal, Volume 700, Issue 2, pp. 1059-1066 (2009). (ApJ Homepage)
08/2009
IOP
gamma rays: observations, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J2021+3651
10.1088/0004-637X/700/2/1059
2009ApJ...700.1059A
Abstract
We report the detection of pulsed gamma-rays from the young, spin-powered radio pulsar PSR J2021+3651 using
data acquired with the Large Area Telescope (LAT) on the Fermi Gamma-ray Space Telescope (formerly GLAST).
The light curve consists of two narrow peaks of similar amplitude separated by 0.468 ± 0.002 in phase. The first
peak lags the maximum of the 2 GHz radio pulse by 0.162 ± 0.004 ± 0.01 in phase. The integral gamma-ray photon
flux above 100 MeV is (56 ± 3 ± 11) × 10-8 cm-2 s-1. The photon spectrum is well described by an exponentially cutoff power law of the form {dF \over dE} = kE^{-\Gamma } e^{(-E/E_c)}, where the energy E is expressed in GeV.
The photon index is Γ = 1.5 ± 0.1 ± 0.1 and the exponential cut-off is E c = 2.4 ± 0.3 ± 0.5 GeV. The first uncertainty
is statistical and the second is systematic. The integral photon flux of the bridge is approximately 10% of the pulsed
emission, and the upper limit on off-pulse gamma-ray emission from a putative pulsar wind nebula is < 10% of the
pulsed emission at the 95% confidence level. Radio polarization measurements yield a rotation measure of RM =
524 ± 4 rad m-2 but a poorly constrained magnetic geometry. Re-analysis of Chandra X-ray Observatory data
enhanced the significance of the weak X-ray pulsations, and the first peak is roughly phase aligned with the first
gamma-ray peak. We discuss the emission region and beaming geometry based on the shape and spectrum of the
gamma-ray light curve combined with radio and X-ray measurements, and the implications for the pulsar distance.
Gamma-ray emission from the polar cap region seems unlikely for this pulsar.
96
Title:
Discovery of Pulsations from the Pulsar J0205+6449 in SNR 3C 58 with the Fermi
Gamma-Ray Space Telescope
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Ajello, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.;
Barbiellini, G.; Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Blandford, R. D.;
Bloom, E. D.; Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bouvier, A.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.;
Burnett, T. H.; Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.;
Cecchi, C.; Çelik, Ö.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.;
Cohen-Tanugi, J.; Conrad, J.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Dormody, M.;
do Couto e Silva, E.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Edmonds, Y.; Espinoza, C.; Farnier, C.;
Favuzzi, C.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Freire, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Fusco, P.; Gargano, F.;
Gehrels, N.; Germani, S.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.;
Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.;
Hayashida, M.; Hays, E.; Hobbs, G.; Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.;
Johnson, T. J.; Johnson, W. N.; Johnston, S.; Kamae, T.; Kaspi, V. M.; Katagiri, H.; Kataoka, J.;
Kawai, N.; Keith, M.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kramer, M.; Kuehn, F.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.;
Lemoine-Goumard, M.; Livingstone, M.; Longo, F.; Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.;
Lyne, A. G.; Makeev, A.; Manchester, R. N.; Marelli, M.; Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; Meurer, C.;
Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.; Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.;
Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nolan, P. L.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.;
Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.; Pelassa, V.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Pierbattista, M.;
Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.;
Reposeur, T.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Saz Parkinson, P. M.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.;
Spandre, G.; Spinelli, P.; Stappers, B. W.; Striani, E.; Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.;
Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.;
Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.; Usher, T. L.; Van Etten, A.;
Vasileiou, V.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Wang, P.; Watters, K.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.;
Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
The Astrophysical Journal Letters, Volume 699, Issue 2, pp. L102-L107 (2009). (ApJL
Homepage)
07/2009
IOP
pulsars: general, stars: neutron
10.1088/0004-637X/699/2/L102
2009ApJ...699L.102A
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report the discovery of γ-ray pulsations (>=0.1 GeV) from the young radio and X-ray pulsar PSR J0205 + 6449
located in the Galactic supernova remnant 3C 58. Data in the γ-ray band were acquired by the Large Area
Telescope aboard the Fermi Gamma-ray Space Telescope (formerly GLAST), while the radio rotational ephemeris
used to fold γ-rays was obtained using both the Green Bank Telescope and the Lovell telescope at Jodrell Bank.
The light curve consists of two peaks separated by 0.49 ± 0.01 ± 0.01 cycles which are aligned with the X-ray
peaks. The first γ-ray peak trails the radio pulse by 0.08 ± 0.01 ± 0.01, while its amplitude decreases with
increasing energy as for the other γ-ray pulsars. Spectral analysis of the pulsed γ-ray emission suggests a simple
power law of index -2.1 ± 0.1 ± 0.2 with an exponential cutoff at 3.0 +1.1 -0.7 ± 0.4 GeV. The first uncertainty is
statistical and the second is systematic. The integral γ-ray photon flux above 0.1 GeV is (13.7 ± 1.4 ± 3.0) × 10 -8
cm-2 s-1, which implies for a distance of 3.2 kpc and assuming a broad fan-like beam a luminosity of 8.3 × 1034 erg
s-1 and an efficiency η of 0.3%. Finally, we report a 95% upper limit on the flux of 1.7 × 10 -8 cm-2 s-1 for off-pulse
emission from the object.
97
Title:
Pulsed Gamma Rays from the Millisecond Pulsar J0030+0451 with the Fermi Large
Area Telescope
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Atwood, W. B.; Axelsson, M.; Baldini, L.; Ballet, J.; Barbiellini, G.;
Bastieri, D.; Battelino, M.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellazzini, R.; Berenji, B.; Bloom, E. D.;
Bonamente, E.; Borgland, A. W.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.;
Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Cecchi, C.; Charles, E.;
Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.; Cohen-Tanugi, J.;
Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Cutini, S.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.;
Dormody, M.; Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Farnier, C.; Favuzzi, C.;
Focke, W. B.; Frailis, M.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.; Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.;
Germani, S.; Giebels, B.; Giglietto, N.; Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Grenier, I. A.;
Grondin, M.-H.; Grove, J. E.; Guillemot, L.; Guiriec, S.; Hanabata, Y.; Harding, A. K.; Hayashida, M.;
Hays, E.; Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.;
Johnson, W. N.; Kamae, T.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kawai, N.; Kerr, M.; Knödlseder, J.; Kocian, M. L.;
Komin, N.; Kuehn, F.; Kuss, M.; Lande, J.; Latronico, L.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Longo, F.;
Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Madejski, G. M.; Makeev, A.; Marelli, M.;
Mazziotta, M. N.; McConville, W.; McEnery, J. E.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mitthumsiri, W.;
Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Morselli, A.; Moskalenko, I. V.; Murgia, S.;
Nolan, P. L.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.; Orlando, E.; Ormes, J. F.; Pancrazi, B.; Paneque, D.;
Panetta, J. H.; Parent, D.; Pepe, M.; Pesce-Rollins, M.; Piron, F.; Porter, T. A.; Rainò, S.; Rando, R.;
Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.; Reposeur, T.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.;
Romani, R. W.; Ryde, F.; Sadrozinski, H. F.-W.; Sanchez, D.; Sander, A.; Parkinson, P. M. Saz;
Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.; Spandre, G.; Spinelli, P.; Starck, J.-L.;
Strickman, M. S.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Tanaka, T.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.;
Theureau, G.; Thompson, D. J.; Tibaldo, L.; Torres, D. F.; Tosti, G.; Tramacere, A.; Uchiyama, Y.;
Usher, T. L.; Van Etten, A.; Vilchez, N.; Vitale, V.; Waite, A. P.; Watters, K.; Webb, N.; Wood, K. S.;
Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
The Astrophysical Journal, Volume 699, Issue 2, pp. 1171-1177 (2009). (ApJ Homepage)
07/2009
IOP
gamma rays: observations, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J0030+0451
10.1088/0004-637X/699/2/1171
2009ApJ...699.1171A
Abstract
We report the discovery of gamma-ray pulsations from the nearby isolated millisecond pulsar (MSP) PSR
J0030+0451 with the Large Area Telescope on the Fermi Gamma-ray Space Telescope (formerly GLAST). This
discovery makes PSR J0030+0451 the second MSP to be detected in gamma rays after PSR J0218+4232,
observed by the EGRET instrument on the Compton Gamma-Ray Observatory. The spin-down power \dot{E} =
3.5 \times 10^{33} erg s-1 is an order of magnitude lower than the empirical lower bound of previously known
gamma-ray pulsars. The emission profile is characterized by two narrow peaks, 0.07 ± 0.01 and 0.08 ± 0.02 wide,
respectively, separated by 0.44 ± 0.02 in phase. The first gamma-ray peak falls 0.15 ± 0.01 after the main radio
peak. The pulse shape is similar to that of the "normal" gamma-ray pulsars. An exponentially cutoff power-law fit of
the emission spectrum leads to an integral photon flux above 100 MeV of (6.76 ± 1.05 ± 1.35) × 10 -8 cm-2 s-1 with
cutoff energy (1.7 ± 0.4 ± 0.5) GeV. Based on its parallax distance of (300 ± 90) pc, we obtain a gamma-ray
efficiency L_\gamma / \dot{E} \simeq 15% for the conversion of spin-down energy rate into gamma-ray radiation,
assuming isotropic emission.
98
Title:
Fermi Large Area Telescope Observations of the Vela Pulsar
Authors:
Abdo, A. A.; Ackermann, M.; Atwood, W. B.; Bagagli, R.; Baldini, L.; Ballet, J.; Band, D. L.;
Barbiellini, G.; Baring, M. G.; Bartelt, J.; Bastieri, D.; Baughman, B. M.; Bechtol, K.; Bellardi, F.;
Bellazzini, R.; Berenji, B.; Bisello, D.; Blandford, R. D.; Bloom, E. D.; Bogart, J. R.; Bonamente, E.;
Borgland, A. W.; Bouvier, A.; Bregeon, J.; Brez, A.; Brigida, M.; Bruel, P.; Burnett, T. H.;
Caliandro, G. A.; Cameron, R. A.; Camilo, F.; Caraveo, P. A.; Casandjian, J. M.; Ceccanti, M.;
Cecchi, C.; Charles, E.; Chekhtman, A.; Cheung, C. C.; Chiang, J.; Ciprini, S.; Claus, R.; Cognard, I.;
Cohen-Tanugi, J.; Cominsky, L. R.; Conrad, J.; Corbet, R.; Corucci, L.; Cutini, S.; Davis, D. S.;
DeKlotz, M.; Dermer, C. D.; de Angelis, A.; de Palma, F.; Digel, S. W.; Dormody, M.;
Silva, E. do Couto e.; Drell, P. S.; Dubois, R.; Dumora, D.; Espinoza, C.; Farnier, C.; Favuzzi, C.;
Flath, D. L.; Fleury, P.; Focke, W. B.; Frailis, M.; Friere, P. C. C.; Fukazawa, Y.; Funk, S.; Fusco, P.;
Gargano, F.; Gasparrini, D.; Gehrels, N.; Germani, S.; Giannitrapani, R.; Giebels, B.; Giglietto, N.;
Giordano, F.; Glanzman, T.; Godfrey, G.; Gotthelf, E. V.; Grenier, I. A.; Grondin, M.-H.; Grove, J. E.;
Guillemot, L.; Guiriec, S.; Haller, G.; Harding, A. K.; Hart, P. A.; Hartman, R. C.; Hays, E.; Hobbs, G.;
Hughes, R. E.; Jóhannesson, G.; Johnson, A. S.; Johnson, R. P.; Johnson, T. J.; Johnson, W. N.;
Johnston, S.; Kamae, T.; Kanbach, G.; Kaspi, V. M.; Katagiri, H.; Kataoka, J.; Kavelaars, A.; Kawai, N.;
Kelly, H.; Kerr, M.; Kiziltan, B.; Klamra, W.; Knödlseder, J.; Kramer, M.; Kuehn, F.; Kuss, M.; Lande, J.;
Landriu, D.; Latronico, L.; Lee, B.; Lee, S.-H.; Lemoine-Goumard, M.; Livingstone, M.; Longo, F.;
Loparco, F.; Lott, B.; Lovellette, M. N.; Lubrano, P.; Lyne, A. G.; Madejski, G. M.; Makeev, A.;
Manchester, R. N.; Marangelli, B.; Marelli, M.; Mazziotta, M. N.; McEnery, J. E.; McGlynn, S.;
McLaughlin, M. A.; Menon, N.; Meurer, C.; Michelson, P. F.; Mineo, T.; Mirizzi, N.; Mitthumsiri, W.;
Mizuno, T.; Moiseev, A. A.; Mongelli, M.; Monte, C.; Monzani, M. E.; Moretti, E.; Morselli, A.;
Moskalenko, I. V.; Murgia, S.; Nakamori, T.; Nolan, P. L.; Noutsos, A.; Nuss, E.; Ohsugi, T.; Omodei, N.;
Orlando, E.; Ormes, J. F.; Ozaki, M.; Paccagnella, A.; Paneque, D.; Panetta, J. H.; Parent, D.;
Pearce, M.; Pepe, M.; Perchiazzi, M.; Pesce-Rollins, M.; Pieri, L.; Pinchera, M.; Piron, F.; Porter, T. A.;
Rainò, S.; Rando, R.; Ransom, S. M.; Rapposelli, E.; Razzano, M.; Reimer, A.; Reimer, O.;
Reposeur, T.; Reyes, L. C.; Ritz, S.; Rochester, L. S.; Rodriguez, A. Y.; Romani, R. W.; Roth, M.;
Ryde, F.; Sacchetti, A.; Sadrozinski, H. F.-W.; Saggini, N.; Sanchez, D.; Sander, A.;
Parkinson, P. M. Saz; Segal, K. N.; Sellerholm, A.; Sgrò, C.; Siskind, E. J.; Smith, D. A.; Smith, P. D.;
Spandre, G.; Spinelli, P.; Stamatikos, M.; Starck, J.-L.; Stecker, F. W.; Stephens, T. E.;
Strickman, M. S.; Strong, A. W.; Suson, D. J.; Tajima, H.; Takahashi, H.; Takahashi, T.; Tanaka, T.;
Tenze, A.; Thayer, J. B.; Thayer, J. G.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Tibaldo, L.;
Tibolla, O.; Torres, D. F.; Tramacere, A.; Turri, M.; Usher, T. L.; Vigiani, L.; Vilchez, N.; Vitale, V.;
Waite, A. P.; Wang, P.; Watters, K.; Weltevrede, P.; Winer, B. L.; Wood, K. S.; Ylinen, T.; Ziegler, M.
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
The Astrophysical Journal, Volume 696, Issue 2, pp. 1084-1093 (2009). (ApJ Homepage)
05/2009
IOP
gamma rays: observations, pulsars: individual: PSR B0833-45
10.1088/0004-637X/696/2/1084
2009ApJ...696.1084A
Abstract
The Vela pulsar is the brightest persistent source in the GeV sky and thus is the traditional first target for new γ-ray
observatories. We report here on initial Fermi Large Area Telescope observations during verification phase pointed
exposure and early sky survey scanning. We have used the Vela signal to verify Fermi timing and angular
resolution. The high-quality pulse profile, with some 32,400 pulsed photons at E >= 0.03 GeV, shows new features,
including pulse structure as fine as 0.3 ms and a distinct third peak, which shifts in phase with energy. We examine
the high-energy behavior of the pulsed emission; initial spectra suggest a phase-averaged power-law index of Γ =
1.51+0.05 -0.04 with an exponential cutoff at Ec = 2.9 ± 0.1 GeV. Spectral fits with generalized cutoffs of the form e^{(E/E_c)^b} require b <= 1, which is inconsistent with magnetic pair attenuation, and thus favor outermagnetosphere emission models. Finally, we report on upper limits to any unpulsed component, as might be
associated with a surrounding pulsar wind nebula.
99
Title:
Discovery of New Gamma-Ray Pulsars with AGILE
Authors:
Pellizzoni, A.; Pilia, M.; Possenti, A.; Chen, A.; Giuliani, A.; Trois, A.; Caraveo, P.;
Del Monte, E.; Fornari, F.; Fuschino, F.; Mereghetti, S.; Tavani, M.; Argan, A.; Burgay, M.;
Cognard, I.; Corongiu, A.; Costa, E.; D'Amico, N.; DeLuca, A.; Esposito, P.; Evangelista, Y.;
Feroci, M.; Johnston, S.; Kramer, M.; Longo, F.; Marisaldi, M.; Theureau, G.;
Weltevrede, P.; Barbiellini, G.; Boffelli, F.; Bulgarelli, A.; Cattaneo, P. W.; Cocco, V.;
D'Ammando, F.; DeParis, G.; Di Cocco, G.; Donnarumma, I.; Fiorini, M.; Froysland, T.;
Galli, M.; Gianotti, F.; Labanti, C.; Lapshov, I.; Lazzarotto, F.; Lipari, P.; Mineo, T.;
Morselli, A.; Pacciani, L.; Perotti, F.; Piano, G.; Picozza, P.; Prest, M.; Pucella, G.;
Rapisarda, M.; Rappoldi, A.; Sabatini, S.; Soffitta, P.; Trifoglio, M.; Vallazza, E.;
Vercellone, S.; Vittorini, V.; Zambra, A.; Zanello, D.; Pittori, C.; Verrecchia, F.; Preger, B.;
Santolamazza, P.; Giommi, P.; Salotti, L.; Bignami, G. F.
Publication:
The Astrophysical Journal Letters, Volume 695, Issue 1, pp. L115-L119 (2009). (ApJL
Homepage)
04/2009
IOP
gamma rays: observations, pulsars: general, pulsars: individual: PSR J2229 + 6114 PSR
B1509 – 58 PSR B1821 – 24, stars: neutron
10.1088/0004-637X/695/1/L115
2009ApJ...695L.115P
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
Using gamma-ray data collected by the Astro-rivelatore Gamma ad Immagini LEggero (AGILE) satellite over a
period of almost one year (from 2007 July to 2008 June), we searched for pulsed signals from 35 potentially
interesting radio pulsars, ordered according to F_{\gamma }\propto \sqrt{\dot{E}} d^{-2} and for which contemporary
or recent radio data were available. AGILE detected three new top-ranking nearby and Vela-like pulsars with good
confidence both through timing and spatial analysis. Among the newcomers we find pulsars with very high
rotational energy losses, such as the remarkable PSR B1509 - 58 with a magnetic field in excess of 10 13 Gauss,
and PSR J2229 + 6114 providing a reliable identification for the previously unidentified EGRET source 3EG 2227 +
6122. Moreover, the powerful millisecond pulsar B1821 - 24, in the globular cluster M28, is detected during a
fraction of the observations. Four other promising gamma-ray pulsar candidates, among which is the notable J2043
+ 2740 with an age in excess of 1 million years, show a possible detection in the timing analysis only and deserve
confirmation.
100
Title:
Revisiting the optical depth of spiral galaxies using the Tully-Fisher B relation
Authors:
Affiliation:
Kankare, E.; Hanski, M.; Theureau, G.; Teerikorpi, P.
AA(Tuorla Observatory, Department of Physics and Astronomy, University of Turku, 21500
Piikkiö, Finland ), AB(Tuorla Observatory, Department of Physics and Astronomy, University
of Turku, 21500 Piikkiö, Finland), AC(GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal
Cedex, France ; LPCE/CNRS UMR6115, 3A Av. de la recherche scientifique, 45071
Orléans Cedex 02, France), AD(Tuorla Observatory, Department of Physics and Astronomy,
University of Turku, 21500 Piikkiö, Finland)
Astronomy and Astrophysics, Volume 493, Issue 1, 2009, pp.23-31 (A&A Homepage)
01/2009
EDP Sciences
galaxies: spiral, galaxies: photometry, galaxies: ISM, galaxies: fundamental parameters
10.1051/0004-6361:200809892
2009A&A...493...23K
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
Aims: We attempt to determine the optical depth of spiral galaxy disks by a statistical study of new Tully-Fisher data
from the ongoing KLUN+ survey, and to clarify the difference between the true and apparent behavior of optical
depth.
Methods: By utilizing so-called normalized distances, a subsample of the data is identified to be as free from
selection effects as possible. For these galaxies, a set of apparent quantities are calculated for face-on positions
using the Tully-Fisher diameter and magnitude relations. These values are compared with direct observations to
determine the mean value of the parameter C describing the optical depth.
Results: The present study suggests that spiral galaxy disks are relatively optically thin τ{B} ≈ 0.1, at least in the
outermost regions, while they appear in general to be optically thick τB > 1 when the apparent magnitude and
average surface brightness are studied statistically.
101
Title:
Pulsar timing for the Fermi gamma-ray space telescope
Authors:
Smith, D. A.; Guillemot, L.; Camilo, F.; Cognard, I.; Dumora, D.; Espinoza, C.;
Freire, P. C. C.; Gotthelf, E. V.; Harding, A. K.; Hobbs, G. B.; Johnston, S.; Kaspi, V. M.;
Kramer, M.; Livingstone, M. A.; Lyne, A. G.; Manchester, R. N.; Marshall, F. E.;
McLaughlin, M. A.; Noutsos, A.; Ransom, S. M.; Roberts, M. S. E.; Romani, R. W.;
Stappers, B. W.; Theureau, G.; Thompson, D. J.; Thorsett, S. E.; Wang, N.; Weltevrede, P.
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
Astronomy and Astrophysics, Volume 492, Issue 3, 2008, pp.923-931 (A&A Homepage)
12/2008
EDP Sciences
space vehicles: instruments, stars: pulsars: general, gamma-rays: observations,
ephemerides
10.1051/0004-6361:200810285
2008A&A...492..923S
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We describe a comprehensive pulsar monitoring campaign for the Large Area Telescope (LAT) on the Fermi
Gamma-ray Space Telescope (formerly GLAST). The detection and study of pulsars in gamma rays give insights
into the populations of neutron stars and supernova rates in the Galaxy, into particle acceleration mechanisms in
neutron star magnetospheres, and into the “engines” driving pulsar wind nebulae. LAT's unprecedented sensitivity
between 20 MeV and 300 GeV together with its 2.4 sr field-of-view makes detection of many gamma-ray pulsars
likely, justifying the monitoring of over two hundred pulsars with large spin-down powers. To search for gamma-ray
pulsations from most of these pulsars requires a set of phase-connected timing solutions spanning a year or more
to properly align the sparse photon arrival times. We describe the choice of pulsars and the instruments involved in
the campaign. Attention is paid to verifications of the LAT pulsar software, using for example giant radio pulses from
the and from recorded at Nançay, and using X-ray data on from XMM-Newton. We demonstrate accuracy of the
pulsar phase calculations at the microsecond level.
102
Title:
Change in the pulse component separation for PSR J1906+0746
Authors:
Affiliation:
Publication:
Desvignes, G.; Cognard, I.; Kramer, M.; Lyne, A.; Stappers, B.; Theureau, G.
AA(), AB(), AC(), AD(), AE(), AF()
40 YEARS OF PULSARS: Millisecond Pulsars, Magnetars and More. AIP Conference
Proceedings, Volume 983, pp. 482-484 (2008). (AIPC Homepage)
02/2008
AIP
pulsars, polarisation, radiotelescopes, neutron stars, geodesy
10.1063/1.2900280
2008AIPC..983..482D
Publication Date:
Origin:
Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
PSR J1906+0746 is a highly relativistic binary pulsar, discovered with the P-ALFA survey in June 2005 [4]. Within a
such system, it is expected to observe geodetic precession with a high precession rate. Possible first signs of pulse
profile evolution were observed using archival data of the Parkes MultiBeam Survey and by Kasian et al. [3]. By
combining the data from the Nançay and Jodrell Bank Radiotelescopes, we report on the clear detection of pulse
profiles changes, a shift between both components of the pulse at a rate of 2.1°+/-0.1° per year. However, only a
marginal variation in the relative amplitude was found. We also noticed variations in the slope of the Polarisation
Position Angle and in the circular polarisation in the main pulse area, using Nançay polarimetric data.
Title:
Latest VO development at VO-Paris Data Centre
Authors:
Le Sidaner, P.; Dubernet, M.-L.; Simon, G.; Aboudarham, J.; Baillard, A.; Barache, C.;
Boone, F.; Chilingarian, I.; Dantel-Fort, M.; Didelon, P.; Egret, D.; Guibert, J.; Hebrard, G.;
Lainey, V.; Magnard, F.; Marmo, C.; Martin, J. M.; Normand, J.; Pelat, D.; Renié, C.;
Sarkissian, A.; Savalle, R.; Shih, A.; Schneider, J.; Theureau, G.; Vachier, F.
SF2A-2007: Proceedings of the Annual meeting of the French Society of Astronomy and
Astrophysics held in Grenoble, France, July 2-6, 2007, Eds.: J. Bouvier, A. Chalabaev, and
C. Charbonnel, p.71
07/2007
AUTHOR
2007sf2a.conf...71L
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
VO-Paris Data Center aims at providing VO access to its databases resources, at participating to the development
of interoperability standards, at implementing VO-compliant simulation codes and data visualization and analysis
software. We will present some of the latest VO development involving resources from Paris VO Data Center, i.e,
the first simple spectral access for data of the Nancay radio-telescope, a validator for Simple Spectra Access
protocols and its implementation tools, a Cone-search access to the exoplanet catalog, a pipeline for image
processing to make them "science-ready" and converting into VO-format, implementation of Simple Image Access
using Geographic Information System in databases. Developments involving other resources may be found in their
own contributions to this meeting.
103
Title:
The Magnetar XTE J1810-197: Variations in Torque, Radio Flux Density, and Pulse
Profile Morphology
Authors:
Camilo, F.; Cognard, I.; Ransom, S. M.; Halpern, J. P.; Reynolds, J.; Zimmerman, N.;
Gotthelf, E. V.; Helfand, D. J.; Demorest, P.; Theureau, G.; Backer, D. C.
AA(Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, New York, NY 10027.),
AB(Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement, CNRS, F-45071 Orleans,
Cedex 2, France.), AC(National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, VA 22903.),
AD(Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, New York, NY 10027.),
AE(Australia Telescope National Facility, CSIRO, Parkes Observatory, Parkes, NSW 2870,
Australia.), AF(Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, New York, NY
10027.), AG(Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, New York, NY
10027.), AH(Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University, New York, NY
10027.), AI(Department of Astronomy, University of California, Berkeley, CA 94720-3411.),
AJ(Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement, CNRS, F-45071 Orleans,
Cedex 2, France.), AK(Department of Astronomy, University of California, Berkeley, CA
94720-3411.)
The Astrophysical Journal, Volume 663, Issue 1, pp. 497-504. (ApJ Homepage)
07/2007
UCP
Stars: Pulsars: Individual: Alphanumeric: XTE J1810-197, Stars: Neutron
10.1086/518226
2007ApJ...663..497C
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
ApJ Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report on 9 months of observations of the radio-emitting anomalous X-ray pulsar XTE J1810-197 starting in
2006 May using the Nançay, Parkes, Green Bank Telescope, and VLA telescopes mainly at a frequency of 1.4
GHz. The torque experienced by the neutron star during this period, as inferred from a measurement of its
rotational frequency derivative, decreased by 60%, although not in a steady manner. We have also observed very
large ongoing fluctuations in flux density and pulse shape. Superimposed on these, a general diminution of flux
density and a broadening of the pulse profile components occurred nearly contemporaneously with a decrease in
torque of about 10% that took place in late 2006 July over an interval of 2 weeks. After a slight increase in average
flux density, since 2006 October the flux density has continued to decline and the pulse profiles, while still varying,
appear more uniform. In addition, a simultaneous observation of the pulsar with the Chandra X-ray Observatory
and the Green Bank Telescope allows us to show how the X-ray and radio profiles are aligned. We discuss briefly
the implications of these results for the magnetospheric currents in this remarkable object.
104
Title:
Kinematics of the Local Universe. XIII. 21-cm line measurements of 452 galaxies with
the Nançay radiotelescope, JHK Tully-Fisher relation, and preliminary maps of the
peculiar velocity field
Authors:
Affiliation:
Theureau, G.; Hanski, M. O.; Coudreau, N.; Hallet, N.; Martin, J.-M.
AA(LPCE/CNRS UMR6115, 3A Av. de la recherche scientifique, 45071 Orléans Cedex 02,
France ; Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal
Cedex, France), AB(LPCE/CNRS UMR6115, 3A Av. de la recherche scientifique, 45071
Orléans Cedex 02, France; Tuorla observatory, University of Turku, 21500 Piikkiö, Finland),
AC(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal
Cedex, France), AD(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195
Meudon Principal Cedex, France), AE(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS
URA1757, 92195 Meudon Principal Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, Volume 465, Issue 1, April I 2007, pp.71-85 (A&A Homepage)
04/2007
EDP Sciences
astronomical data bases: miscellaneous, surveys, galaxies: kinematics and dynamics, radio
lines: galaxies
10.1051/0004-6361:20066187
2007A&A...465...71T
Publication:
Publication Date:
Origin:
Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
Aims:This paper presents 452 new 21-cm neutral hydrogen line measurements carried out with the FORT receiver
of the meridian transit Nançay radiotelescope (NRT) in the period April 2003-March 2005.
Methods: This observational programme is part of a larger project aiming at an exhaustive and magnitude-complete
HI extragalactic catalogue for Tully-Fisher applications (the so-called KLUN project, for Kinematics of the Local
Universe studies, to end in 2008). The whole on-line HI archive of the NRT today contains reduced HI-profiles for
4500 spiral galaxies of declination δ > -40° (http://klun.obs-nancay.fr).
Results: As an example of this application, we used the direct Tully-Fisher relation in three (JHK) bands in deriving
distances to a large catalogue of 3126 spiral galaxies distributed through the whole sky and sampling the radial
velocity range well between 0 and 8000 km s-1. Thanks to an iterative method accounting for selection bias and
smoothing effects, we show a detailed and original map of the velocity field in the Local Universe as a preliminary
output.
Data Tables [see full text], [see full text], and [see full text] and HI-profiles (Fig. [see full text]) are only available in
electronic form at the CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via http://cdsweb.ustrasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/465/71
105
Title:
Teaching the evolution of stellar and Milky Way concepts through the ages: a tool for
the construction of a scientific culture using astrophysics
Authors:
Publication:
Theureau, G.
Innovation in Teaching/Learning Astronomy Methods, 26th meeting of the IAU, Special
Session 2, 17-18 August, 2006 in Prague, Czech Republic, SPS2, #10
08/2006
IAU
2006IAUSS...2E..10T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Paris Observatory, Paris, France I will report on a two-semester experience at the Orléans University (France) of a
course of history and epistemology of the concepts of stars and galaxies from Antiquity to early XXth century. The
framework is a "module d'ouverture" of the new Licence-Master-Doctorate reform of French University, i.e. a
transversal course aiming at providing a scientific culture to a mixed set of students from various fields (law,
languages, sport, physics etc.). Due to the number of students and to their wide heterogeneity, the form chosen has
been a 22 hours lecture distributed in 10 lessons plus one planetarium session. Special attention was made to
regularly refer to and read through original historical texts. The final evaluation was centered on collecting reading
notes and commentaries on an original (full) text book. The text was chosen among a list of various references
covering the whole period of interest, each student or group presenting his own report.
106
Title:
The Nançay Pulsar Instrumentation : The BON Coherent Dedispersor
Authors:
Affiliation:
Publication:
Cognard, I.; Theureau, G.
AA(LPCE-CNRS, Orléans, France)
On the Present and Future of Pulsar Astronomy, 26th meeting of the IAU, Joint Discussion
2, 16-17 August, 2006, Prague, Czech Republic, JD02, #36
08/2006
IAU
2006IAUJD...2E..36C
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
We present here a summary of the Nançay pulsar instrumentation and the on going observational pulsar timing
programs. The BON coherent dedispersor is able to handle 128MHz of bandwidth. It is made of a spectrometer,
plus four data servers to spread data out to a 70-node cluster of PCs (with Linux Operating System). Dedispersion
is done by applying a special filter in the complex Fourier domain. This backend has been designed in close
collaboration with UC Berkeley. It benefits from the many qualities of the large Nançay radiotelescope (NRT,
equivalent to a 94 m circular dish), which receivers were upgraded in 2000 : a factor of 2.2 sensitivity improvement
was obtained at 1.4MHz, with an efficiency of 1.4K/Jy for a system temperature of 35K ; a better frequency
coverage was also achieved (from 1.1 to 3.5GHz). The first two years of BON data acquisition demonstrates that
the timing data quality is comparable with the Arecibo and Green Bank results. As an example, a Time Of Arrival
(TOA) measurement accuracy better than 200ns (170-180ns) is obtained in only 30 seconds of integration on the
millisecond pulsar PSR B1937+21. With this up to date instrumentation, we operate two main observational
programs in pulsar timing with the Nançay antenna : 1) the radio follow-up of X- and gamma-ray pulsars for the
building of a complete multi-wavelength sample and 2) the monitoring of both a millisecond pulsar timing array and
a targeted list of binary or unstable pulsars for gravitational wave detection. Joining both list of targets, a total
sample of 150 pulsars is then monitored regularly with a dense sampling in time.
Title:
The Nançay Radio Telescope Archive
Authors:
Publication:
Theureau, G.; Martin, J.-M.; Cognard, I.; Borsenberger, J.
Astronomical Data Analysis Software and Systems XV ASP Conference Series, Vol. 351,
Proceedings of the Conference Held 2-5 October 2005 in San Lorenzo de El Escorial,
Spain. Edited by Carlos Gabriel, Christophe Arviset, Daniel Ponz, and Enrique Solano. San
Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2006., p.429
07/2006
ASP
2006ASPC..351..429T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The Nançay radio telescope (NRT) is a national facility, the fourth single-dish instrument in the world for its
collecting area. It provides spectral and/or continuum data in the frequency range 1.06 to 3.5 GHz, and covers
various scientific fields in solar system astronomy (comets, planets...), galactic astronomy (pulsars, late type stars,
star forming regions, microquasars...) and extragalactic astronomy (HI in galaxies, large scale structure of the
universe, quasars...). Two on-line databases {http://klun.obs-nancay.fr} and a general archive are being designed to
fullfill the VO standards: HIG (HI profiles of Galaxies) contains reduced 1-D 21-cm spectra for ˜4500 galaxies; NAP
(Nançay Archive of Pulsars) provides a few thousand pulse profiles from regular timing observations of ˜40 pulsars;
NRTA (Nançay Radio Telescope Archive) will host all NRT data from the backends (correlator, digital spectrometer
and pulsar dedispersors). Most of the data consist of dynamical spectra (time-frequency domain). The package
which is used for the database management and for the data-processing pipeline is the Pleinpot software, which
has been developed for the hyperleda database {http://leda.univ-lyon1.fr/install/mirror.html}.
107
Title:
VO Paris Federation
Authors:
Simon, G.; Dubernet, M. L.; Le Sidaner, P.; Aboudarham, J.; Barache, C.; Berthier, J.;
Boone, F.; Borsenberger, J.; Caillat, M.; Chilingarian, I.; Crovisier, J.; Dantel-Fort, M.;
Debatz, B.; Dedieu, C.; Egret, D.; Gontier, A. M.; Guibert, J.; Guillaume, D.; Haigron, R.;
Hennebelle, P.; Jegouzo, I.; Lainey, V.; Le Bourlot, J.; Le Petit, F.; Martin, J. M.;
Micheneau, P.; Moreau, N.; Pelat, D.; Perault, M.; Prugniel, P.; Renié, C.; Roques, F.;
Royer, F.; Schneider, J.; Tajahmady, F.; Theureau, G.; Thuillot, W.; Tran-Minh, F.;
Vachier, F.; Vetois, J.; Viallefond, F.; Baillard, A.; Bertin, E.; Desert, J. M.; Ferlet, R.;
Hebrard, G.; Magnard, F.; Malapert, J.-C.; Marquette, J. B.; Marmo, C.; Mellier, Y.;
Sarkissian, A.; McCracken, H.; Lesquoy, E.; Didelon, P.
Astronomical Data Analysis Software and Systems XV ASP Conference Series, Vol. 351,
Proceedings of the Conference Held 2-5 October 2005 in San Lorenzo de El Escorial,
Spain. Edited by Carlos Gabriel, Christophe Arviset, Daniel Ponz, and Enrique Solano. San
Francisco: Astronomical Society of the Pacific, 2006., p.394
07/2006
ASP
2006ASPC..351..394S
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
VO Paris Federation is a partnership between Paris Observatory, IAP, IPSL and CEA. Its objectives are to provide
VO access to its databases ressources, contribute to international standards developments, implement VO
compliant simulation codes and data visualisation and analysis software. The various activities are organised into
portals whose functions are (i) to provide visibility and information on the projects and (ii) to encourage
collaborations. The portals are linked to thematic activities and resources: solar system (ephemerides, astrometry,
physical characteristic of small bodies of the solar system, planetology), reference systems, exoplanet database,
legacy (archives from the Nançcay Radio Telescope, some specific data from the DENIS and EROS surveys,
MAMA), solar physics, stellar and galactic databases and services, atomic and molecular databases and services,
simulation codes and data analysis.
Title:
Multi-wavelength pulsars study : Long-term timing of XMM, HESS and GLAST
sources with the Nancay radiotelescope
Authors:
Publication:
Theureau, G.; Cognard, I.; Smith, D.; Webb, N.; Gallant, Y.
SF2A-2006: Proceedings of the Annual meeting of the French Society of Astronomy and
Astrophysics Eds.: D. Barret, F. Casoli, G. Lagache, A. Lecavelier, L. Pagani, p.197
06/2006
AUTHOR
2006sf2a.conf..197T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
We present here the current Nançay observing program gathering the pulsar french community around the radio
follow-up of X- and gamma-ray pulsars for the building of a complete multi-wavelength sample. The goal of this
project is double : 1) provide strong constraints on the physics and emission mechanisms of pulsars , 2) guarantee
the success of pulsar harvest at high energy by providing good and contemporaneous ephemerides for folding the
few gamma and X-ray photons . The community is well involved in the last generation of gamma-ray and X-ray
detectors and the availability of the NRT and its dedicated backend BON represents a very good opportunity for
acquiring the necessary and complementary radio data.
Title:
Latest VO developments at Paris VO Data Center
108
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Le Sidaner, P.; Dubernet, M.-L.; Simon, G.; Aboudarham, J.; Baillard, A.; Barache, C.;
Boone, F.; Chilingarian, I.; Dantel-Fort, M.; Desert, J. M.; Didelon, P.; Egret, D.; Guibert, J.;
Hebrard, G.; Lainey, V.; Magnard, F.; Marmo, C.; Martin, J. M.; Pelat, D.; Renié, C.;
Sarkissian, A.; Schneider, J.; Theureau, G.; Vachier, F.
SF2A-2006: Proceedings of the Annual meeting of the French Society of Astronomy and
Astrophysics Eds.: D. Barret, F. Casoli, G. Lagache, A. Lecavelier, L. Pagani, p.93
06/2006
AUTHOR
2006sf2a.conf...93L
Abstract
Paris VO Data Center aims at providing VO access to its databases ressources, at participating to international
standards developments, at implementing VO compliant simulation codes and data visualisation and analysis
softwares. We will present some of the latest VO developments involving ressources from Paris VO Data Center,
i.e, the first simple spectra access for data of the Nançay radiotelescope observatory, a validator for Simple Spectra
Access protocols and its implementation tools, a Cone-search access to the exoplanet catalog, a pipeline for
images processing to make them "science-ready" in vo-format, implementation of Simple Image Access using
Geographic Information System in databases. Developments involving other ressources may be found in their own
contributions to this meeting.
Title:
MIGALE: Milestones and Roadmap
Authors:
Chilingarian, I.; Prugniel, P.; Flores, H.; Guibert, J.; Haigron, R.; Jegouzo, I.; Royer, F.;
Tajahmady, F.; Theureau, G.; Vétois, J.
Astronomical Data Analysis Software and Systems XIV ASP Conference Series, Vol. 347,
Proceedings of the Conference held 24-27 October, 2004 in Pasadena, California, USA.
Edited by P. Shopbell, M. Britton, and R. Ebert. San Francisco: Astronomical Society of the
Pacific, 2005., p.385
12/2005
ASP
2005ASPC..347..385C
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The MIGALE collaboration has existed since 2003. We are maintaining several astronomical databases and
telescope archives. We are developing and maintaining the PLEINPOT software package that powers all of our
database related projects. We developed prototypes of the tools that would become available in the VO framework
in the near future and constitute the ``virtual instrumentation'' -- a set of online tools and facilities for data
processing and analysis, devoted to the specific scientific area (evolution of galaxies).
Title:
Kinematics of the local universe . XII. 21-cm line measurements of 586 galaxies with
the new Nançay receiver
Authors:
Theureau, G.; Coudreau, N.; Hallet, N.; Hanski, M.; Alsac, L.; Bottinelli, L.;
Gouguenheim, L.; Martin, J.-M.; Paturel, G.
AA(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal
Cedex, France ; LPCE/CNRS UMR6115, 45071 Orléans Cedex 02, France),
AB(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal
Cedex, France), AC(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195
Meudon Principal Cedex, France), AD(LPCE/CNRS UMR6115, 45071 Orléans Cedex 02,
France; Tuorla Observatory, 21500 Piikkiö, Finland), AE(Sation de Radioastronomie, 18330
Nançay, France), AF(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS URA1757, 92195
Meudon Principal Cedex, France), AG(Observatoire de Paris/Meudon, GEPI/CNRS
Affiliation:
109
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
URA1757, 92195 Meudon Principal Cedex, France), AH(Observatoire de Paris/Meudon,
GEPI/CNRS URA1757, 92195 Meudon Principal Cedex, France), AI(Observatoire de Lyon,
69561 Saint-Genis Laval Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.430, p.373-383 (2005) (A&A Homepage)
01/2005
A&A
astronomical data bases: miscellaneous, surveys, galaxies: kinematics and dynamics, radio
lines: galaxies
10.1051/0004-6361:20047152
2005A&A...430..373T
Abstract
This paper presents 586 new 21-cm neutral hydrogen line measurements carried out with the FORT receiver of the
meridian transit Nançay radiotelescope in the period July 2000-March 2003. This observational programme is part
of a larger project aiming at collecting an exhaustive and magnitude-complete HI extragalactic catalogue for TullyFisher applications. It is associated with the building of the MIGALE spectroscopic archive and database.
Tables 2, 3 and HI-profiles and corresponding comments are only available in electronic form at the CDS via
anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/430/373,
or directly at our web site http://klun.obs-nancay.fr
110
Title:
HI galaxies and the Nançay Archive
Authors:
Publication:
Theureau, G.; Guillard, P.; Jegouzo, I.; Martin, J.-M.; Prugniel, Ph.; Serres, B.
SF2A-2004: Semaine de l'Astrophysique Francaise, meeting held in Paris, France, June
14-18, 2004. Edited by F. Combes, D. Barret, T. Contini, F. Meynadier and L. Pagani.
Published by EdP-Sciences, Conference Series, 2004, p. 577.
12/2004
ADS
2004sf2a.conf..577T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The HI extragalactic database (HIgi) of the Nançay radiotelescope (NRT) is associated with the KLUN+ survey,
the cosmological key project of the instrument since July 2000. Our goal is to collect a wide homogeneous and
complete sample of 20,000 spiral galaxies distributed on the whole sky, both from new HI observations and from an
exhaustive review of the literature. This database programme is a subset of a wider project of virtual
instrumentation and datamining: the MIGALE database (see P.Prugniel, this conference). The last HI compilation
contains 16,600 galaxies (Paturel et al 2003), among which about 6000 observed with the Nançay antenna. The
spectroscopic archive provides today the on-line access to ~4000 21-cm line (reduced) profiles, and for the most
recent observations (acquired with FORT, ~1000 objects), a visualization of the raw dynamical spectra from the
autocorrelator. In a near future, the complementary NRT archive should allow the manipulation of all the raw data
produced with the various backends (autocorrelator, numerical spectrometer/RDH, and pulsar's dedispersors).
111
Title:
Virtual Instrumentation to study galaxies
Authors:
Prugniel, Ph.; Chilingarian, I.; Flores, H.; Guibert, J.; Haigron, R.; Jégouzo, I.; Royer, F.;
Tajahmady, F.; Theureau, G.; Vétois, J.
SF2A-2004: Semaine de l'Astrophysique Francaise, meeting held in Paris, France, June
14-18, 2004. Edited by F. Combes, D. Barret, T. Contini, F. Meynadier and L. Pagani.
Published by EdP-Sciences, Conference Series, 2004, p. 555.
12/2004
ADS
2004sf2a.conf..555P
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The MIGALE project builds and maintains databases and analysis tools to help studies of the evolution of galaxies
between z=1 and z=0. At z=0 MIGALE offers the whole-sky multiparametric HyperLeda database and the new HIgi
database (see this G. Theureau and J.-M. Martin, this conference) dedicated to HI observations. At larger distances
we are developing the Disgal database discussed by H. Flores and M. Puech at this conference. MIGALE is also
operating the Giraffe Archive (F. Royer, this conference) containing the reduced spectra produced by the VLT
spectrograph Giraffe. These systems provide altogether a very fine multi-wavelength and multiparametric
description of galaxies. The data collected and distributed are either compilations or original surveys, catalogues or
pixels (spectra and images). These services offer several facilities for processing and analysing the data (on-line
pipeline). This constellation of services share a common software (Pleinpot) providing some general low-level
layers (access to database and to FITS data), some specialized astronomical recipes (like models to study stellar
populations) and the Virtual Observatory interface required for inter-operability with other projects.
Title:
The DisGal database: A series of 3D tools
Authors:
Flores, H.; Puech, M.; Hammer, R.; Orieux, F.; Prugniel, P.; Theureau, G.; Royer, F.;
Guibert, J.; Tajahmady, F.; Jegouzo, I.; Vétois, J.
SF2A-2004: Semaine de l'Astrophysique Francaise, meeting held in Paris, France, June
14-18, 2004. Edited by F. Combes, D. Barret, T. Contini, F. Meynadier and L. Pagani.
Published by EdP-Sciences, Conference Series, 2004, p. 531.
12/2004
ADS
2004sf2a.conf..531F
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Not Available
112
Title:
HYPERLEDA. II. The homogenized HI data
Authors:
Paturel, G.; Theureau, G.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Coudreau-Durand, N.; Hallet, N.;
Petit, C.
AA(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex,
France), AB(LPCE, CNRS-Orléans, 3A avenue de la recherche scientifique, 45071 Orléans
Cedex 02, France; Observatoire de Paris-Meudon, GEPI, 5 place Jules Janssen, 92195
Meudon Cedex, France), AC(LPCE, CNRS-Orléans, 3A avenue de la recherche
scientifique, 45071 Orléans Cedex 02, France; Université Paris-Sud, Bât. 470, 15 rue
Georges Clémenceau, 91405 Orsay Cedex, France), AD(LPCE, CNRS-Orléans, 3A avenue
de la recherche scientifique, 45071 Orléans Cedex 02, France; Université Paris-Sud, Bât.
470, 15 rue Georges Clémenceau, 91405 Orsay Cedex, France), AE(LPCE, CNRSOrléans, 3A avenue de la recherche scientifique, 45071 Orléans Cedex 02, France),
AF(LPCE, CNRS-Orléans, 3A avenue de la recherche scientifique, 45071 Orléans Cedex
02, France), AG(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval
Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.412, p.57-67 (2003) (A&A Homepage)
12/2003
A&A
galaxies: general, catalogs
10.1051/0004-6361:20031412
2003A&A...412...57P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
After a compilation of HI data from 611 references and new observations made in Nançay, we produce a catalog of
homogenized HI data for 16781 galaxies. The homogenization is made using the EPIDEMIC method from which all
data are progressively converted into the adopted standard. The result is a catalog giving: 1) the logarithm of twice
the maximum rotation velocity, log 2V_Msin i, converted to the system of Mathewson et al. (\cite{Mathewson1996}).
This quantity is given without correction for inclination; 2) the HI magnitude, m21, (area of the 21-cm line width
expressed in magnitude) converted to the flux system of Theureau et al. (\cite{Theureau1998}); 3) the HI velocity,
V_HI, expressed with the optical definition (i.e., using wavelengths instead frequencies). The typical uncertainties
are: 0.04 for log 2V_Msin i, 0.25 mag for m21 and 9 km s-1 for V_HI.
Full Tables \ref{epidemicw}, \ref{epidemicw2}, \ref{epidemicf}, \ref{epidemicf2} and Fig. \ref{profiles} are available in
electronic form at http://www.edpsciences.org. Full Tables \ref{references}, \ref{cataf}, \ref{newdata} and \ref{notes}
are available in electronic form at the CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via
http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/412/57
113
Title:
HYPERLEDA. I. Identification and designation of galaxies
Authors:
Paturel, G.; Petit, C.; Prugniel, Ph.; Theureau, G.; Rousseau, J.; Brouty, M.; Dubois, P.;
Cambrésy, L.
AA(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex,
France), AB(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval
Cedex, France), AC(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis
Laval Cedex, France), AD(LPCE, 3A avenue de la recherche scientifique, 45071 Orléans
Cedex 02, France), AE(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis
Laval Cedex, France), AF(Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 SaintGenis Laval Cedex, France), AG(CDS, Observatoire de Strasbourg, 11 rue de l'Université,
67000 Strasbourg, France), AH(CDS, Observatoire de Strasbourg, 11 rue de l'Université,
67000 Strasbourg, France)
Astronomy and Astrophysics, v.412, p.45-55 (2003) (A&A Homepage)
12/2003
A&A
galaxies: general, catalogs
10.1051/0004-6361:20031411
2003A&A...412...45P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We present the new catalog of principal galaxies (PGC2003). It constitutes the framework of the HYPERLEDA
database that supersedes the LEDA one, with more data and more capabilities. The catalog is still restricted to
confirmed galaxies, i.e. about one million galaxies, brighter than ~18 B-mag.
In order to provide the best possible identification for each galaxy we give: accurate coordinates (typical accuracy
better than 2 arcsec), diameter, axis ratio and position angle. Diameters and axis ratios have been homogenized to
the RC2 system at the limiting surface brightness of 25 B-mag arcsec-2, using a new method, the EPIDEMIC
method.
In order to provide the best designation for each galaxy, we collected the names from 50 catalogues. The
compatibility of the spelling is tested against NED and SIMBAD, and, as far as possible we used a spelling
compatible with both. For some cases, where no consensus exists between NED, SIMBAD and LEDA, we propose
some changes that could make the spelling of names fully compatible.
The full catalog is distributed through the CDS and can be extracted from HYPERLEDA.
Full Tables 1 and 2 are available in electronic form at http://www.edpsciences.org
Full Table 5 is available in electronic form at CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via
http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?/A+A/412/45
114
Title:
Migale : A Multiparametric Virtual Instrument to Study Galaxy Evolution
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Comment:
Bibliographic Code:
Theureau, Gilles
eprint arXiv:astro-ph/0309831
09/2003
ARXIV
09/2003 Rencontres de Blois proceedings
2003astro.ph..9831T
Abstract
Galaxy evolution is a complex process where both the inner evolution of stellar population, gas and dust, and the
external effects, like interactions and exchanges with the environment, have to be taken into account. It has been
fundamental in the last years to be able to build and use homogeneous catalogues both in the local and the far
universe. The observation of galaxy morphology and kinematics as a function of the redshift is indeed necessary to
disentangle the various galaxy formation and evolution scenarios. Some years ago, the hyperleda extragalactic
database was designed to study the local universe from the point of view of both stellar populations and galaxies
kinematics and dynamics. Today it contains homogeneous data for about 3 millions of galaxies, with for each up to
80 astrophysical parameters available. We will describe here the MIGALE project which emcompasses the
HyperLeda databases plus a series of tools developed to study the dynamical, chemical and morphological
evolution of galaxies. It will include, in particular, methods to analyse the GIRAFFE cosmological fields (IFU
spectroscopy) and compare them with the Local Universe.
Title:
KLUN+: Studying kinematics and dynamics in the Local Universe
Authors:
Affiliation:
Theureau, G.; Hanski, M. O.; Paturel, G.
AA(Observatoire de Paris et LPCE-Orléans, LPCE, 3A avenue de la recherche scientifique,
45071 Orléans, France, ), AB(Observatoire de Paris et LPCE-Orléans, LPCE, 3A avenue
de la recherche scientifique, 45071 Orléans, France)
SF2A-2003: Semaine de l'Astrophysique Française, meeting held in Bordeaux, France,
June 16-20, 2003. Eds.: F. Combes, D. Barret, T. Contini, and L. Pagani. EdP-Sciences,
Conference Series, p. 315.
00/2003
AUTHOR
2003sf2a.conf..315T
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
We use direct Tully-Fisher relations in five bands (BIJHK) in deriving distances to 2600 spiral galaxies distributed
through the whole sky and covering the radial velocity range between 0 and 8,000 km/s. The smoothed peculiar
velocity field and the Malmquist bias correction for each galaxy are calculated simultaneously through a new
iterative method based on normalized distances and an analytical solution for the bias. The result is a very detailed
and original representation of the velocity field in the Local Universe and provides a unique starting point for total
mass power spectrum studies.
115
Title:
MIGALE: A Multiparametric Virtual Instrument to Study Galaxy Evolution
Authors:
Prugniel, P.; Chilingarian, I.; Flores, H.; Guibert, J.; Jegouzo, I.; Royer, F.; Tajahmady, F.;
Theureau, G.; Vétois, J.
AA(CRAL-Observatoire de Lyon 9, avenue Charles André, 69561 Saint-Genis-Laval,
France, )
SF2A-2003: Semaine de l'Astrophysique Française, meeting held in Bordeaux, France,
June 16-20, 2003. Eds.: F. Combes, D. Barret, T. Contini, and L. Pagani. EdP-Sciences,
Conference Series, p. 283.
00/2003
AUTHOR
2003sf2a.conf..283P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
MIGALE proposes to build the Virtual Instruments needed to study the evolution from z=1 to the Local Universe. In
particular it will address aspects related to the evolution of the SFR, of the morphology and of the history of the
stellar populations. MIGALE will succeed to HyperLeda and continue to distribute homogeneous data for million of
galaxies, reference data as for example spectra of stars and galaxies and ont-the-fly processing tools. In addition it
will provide specific tools for analysing the data from the Giraffe spectrograph (VLT). We will present here a
demonstration of the tools yet available on-line and discuss of the future developments.
116
Title:
Calibration of the distance scale from galactic Cepheids. II. Use of the HIPPARCOS
calibration
Authors:
Affiliation:
Paturel, G.; Teerikorpi, P.; Theureau, G.; Fouqué, P.; Musella, I.; Terry, J. N.
AA(CRAL-Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex,
France), AB(Turku University Observatory, Tuorla, SF 21500 Piikkio, Finland),
AC(Laboratoire de Physique et de Chimie de l'Environnement, 3A avenue de la Recherche
scientifique, 45071 Orleans Cedex 02, France), AD(European Southern Observatory,
Casilla 19001, 19 Santiago, Chile), AE(Osservatorio Astronomico di Capodimonte, via
Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), AF(CRAL-Observatoire de Lyon, avenue Charles-André,
69561 Saint-Genis Laval Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.389, p.19-28 (2002) (A&A Homepage)
07/2002
A&A
galaxies: distances and redshift, galaxies: stellar content, cosmology: distance scale
10.1051/0004-6361:20020492
2002A&A...389...19P
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
New estimates of the distances of 36 nearby galaxies is presented. These are based on the calibration of the Vand I-band Period-Luminosity relations for galactic Cepheids measured by the HIPPARCOS mission. The distance
moduli are obtained in a classical way. The statistical bias due to the incompleteness of the sample is corrected
according to the precepts introduced by Teerikorpi (\cite{Tee87}). We adopt a constant slope (the one obtained with
LMC Cepheids). The correction for incompleteness bias introduces an uncertainty that depends on each galaxy. On
average, this uncertainty is small (0.04 mag) but it may reach 0.3 mag. We show that the uncertainty due to the
correction of the extinction is small (propably less than 0.05 mag). The correlation between the metallicity and the
morphological type of the host galaxy suggests that we should reduce the application to spiral galaxies in order to
bypass the problem of metallicity. We suspect that the adopted PL slopes are not valid for all morphological types of
galaxies. This may induce a mean systematic shift of 0.1 mag on distance moduli. A comparison with the distance
moduli recently published by Freedman et al. (\cite{Fre01}) shows there is a reasonably good agreement with our
distance moduli. The compilation of raw data is only available in electronic form at CDS via anonymous ftp to\
cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via\ http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/389/19 and on our
anonymous ftp-server www-obs.univ-lyon1.fr (pub/base/CEPHEIDES.tar.gz).
117
Title:
First Results of the upgraded Nancay Radio Telescope and status of on-going
projects
Authors:
Affiliation:
Martin, J.-M.; Gerard, E.; Colom, P.; Theureau, G.; Cognard, I.
AA(Observatoire de Paris-Meudon/GEPI, 5 place Jules Janssen, 92195, Meudon, France:
), AB(Observatoire de Paris, GEPI), AC(Observatoire de Paris, LESIA), AD(Observatoire de
Paris, GEPI, and LPCE, Orleans), AE(LPCE, Orleans)
SF2A-2002: Semaine de l'Astrophysique Francaise, meeting held in Paris, France, June
24-29, 2002, Eds.: F. Combes and D. Barret, EdP-Sciences (Editions de Physique),
Conference Series, p. 33
06/2002
AUTHOR
2002sf2a.conf...33M
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The upgraded Nancay Radiotelescope (NRT) is open to the international community since January 1st, 2001.
Observations of spectral lines and continuum emissions can be performed in the frequency band 1.1-3.5 GHz with
two receivers. In addition to the normal observation programs, which are scheduled each semester (many of them
being surveys of large numbers of sources or monitoring programs), long term key programs are conducted
(Kinematics of the Local Universe, millisecond pulsar timing, OH maser polarization in late-type stars, 18-cm lines
studies in comets). On-going technical developments concern the mitigation with Radio Frequency Interferences
(blanker, Fourier Transform spectrometers) and dedicated backends for pulsar observations.
118
Title:
Calibration of the distance scale from galactic Cepheids. I. Calibration based on the
GFG sample
Authors:
Affiliation:
Paturel, G.; Theureau, G.; Fouqué, P.; Terry, J. N.; Musella, I.; Ekholm, T.
AA(CRAL-Observatoire de Lyon, avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex,
France), AB(Laboratoire de Physique et de Chimie de l'Environnement, 3A avenue de la
Recherche scientifique, 45071 Orleans Cedex 02, France), AC(European Southern
Observatory, Casilla 19001, 19 Santiago, Chile), AD(CRAL-Observatoire de Lyon, avenue
Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex, France), AE(Osservatorio Astronomico di
Capodimonte, via Moiariello 16, 80131 Napoli, Italy), AF(CRAL-Observatoire de Lyon,
avenue Charles-André, 69561 Saint-Genis Laval Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.383, p.398-409 (2002) (A&A Homepage)
02/2002
A&A
GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFT, GALAXIES: STELLAR CONTENT,
COSMOLOGY: DISTANCE SCALE
10.1051/0004-6361:20011786
2002A&A...383..398P
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
New estimates of the distances of 36 nearby galaxies are presented based on accurate distances of galactic
Cepheids obtained by Gieren et al. (1998) from the geometrical Barnes-Evans method. The concept of ``sosie'' is
applied to extend the distance determination to extragalactic Cepheids without assuming the linearity of the PL
relation. Doing so, the distance moduli are obtained in a straightforward way. The correction for extinction is made
using two photometric bands (V and I) according to the principles introduced by Freedman & Madore (1990).
Finally, the statistical bias due to the incompleteness of the sample is corrected according to the precepts
introduced by Teerikorpi (1987) without introducing any free parameters (except the distance modulus itself in an
iterative scheme). The final distance moduli depend on the adopted extinction ratio RV/RI and on the limiting
apparent magnitude of the sample. A comparison with the distance moduli recently published by the Hubble Space
Telescope Key Project (HSTKP) team reveals a fair agreement when the same ratio RV/RI is used but shows a
small discrepancy at large distance. In order to bypass the uncertainty due to the metallicity effect it is suggested to
consider only galaxies having nearly the same metallicity as the calibrating Cepheids (i.e. Solar metallicity). The
internal uncertainty of the distances is about 0.1 mag but the total uncertainty may reach 0.3 mag. The table of the
Appendix and Table 3 are available in electronic form at CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr
(130.79.128.5) or via http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/383/398, and on our anonymous ftp-server
www-obs.univ-lyon1.fr (pub/base/CEPHEIDES.tar.gz).
119
Title:
NIR and Optical Structural Parameters of Galaxies in the Cluster AC118 at z=0.31
Authors:
Publication:
Busarello, G.; Merluzzi, P.; Massarotti, M.; La Barbera, F.; Capaccioli, M.; Theureau, G.
Tracing Cosmic Evolution with Galaxy Clusters. ASP Conference Proceedings, Vol. 268.
Edited by Stefano Borgani, Marino Mezzetti, and Riccardo Valdarnini. ISBN: 1-58381-108-7
San Francisco, Astronomical Society of the Pacific, 2002., p.293
00/2002
ADS
ISBN:
2002ASPC..268..293B
Publication Date:
Origin:
Comment:
Bibliographic Code:
Abstract
We present some preliminary results related to a project aimed at studying the evolution of the galaxy population in
rich environments by means of the Color-Magnitude relation and of the Fundamental Plane. We derive the NIR and
optical structural parameters for a sample of galaxies in the cluster AC118 at z=0.31. We prove that reliable
structural parameters of galaxies at z$\sim$0.3 can be still derived from ground--based observations. The NIR
effective radii, measured for the first time at this redshift, turn out to be significantly smaller than those derived from
the optical data, providing new insight into the evolution of colour gradients in galaxies.
120
Title:
Kinematics of the local universe. IX. The Perseus-Pisces supercluster and the
Tolman-Bondi model
Authors:
Affiliation:
Hanski, M. O.; Theureau, G.; Ekholm, T.; Teerikorpi, P.
AA(Tuorla Observatory, 21500 Piikkiö, Finland), AB(Observatoire de Meudon, 92195
Meudon Cedex, France ; Osservatorio di Capodimonte, Via Moiariello 16, 80131 Naples,
Italy), AC(Observatoire de Lyon, 69561 Saint-Genis Laval Cedex, France; Tuorla
Observatory, 21500 Piikkiö, Finland), AD(Tuorla Observatory, 21500 Piikkiö, Finland)
Astronomy and Astrophysics, v.378, p.345-360 (2001) (A&A Homepage)
11/2001
A&A
GALAXIES: CLUSTERS: GENERAL, GALAXIES: CLUSTERS: PERS-PISC
SUPERCLUSTER
10.1051/0004-6361:20011240
2001A&A...378..345H
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
The matter distribution around the Perseus-Pisces (PP) supercluster is studied by comparing peculiar velocities
given by the Kinematics of the local universe (KLUN) galaxy sample to those predicted by Tolman-Bondi (TB)
models. To restrict the TB solutions we first solve the mass of the densest part of PP. This part is identified as a
sphere at (l,b)=(140.2degr , -22.0degr ), d ~ 50 h-1 Mpc having a radius of 15 h-1 Mpc. This sphere surrounds the
main part of the PP ridge and four most prominent clusters of the region. Using virial-like mass estimators we
calculate the cluster masses and obtain the upper and lower limits for the mass inside the 15 h-1 Mpc sphere: MPP
= 4-7 h-1 1015 Msun. This corresponds to a mass overdensity delta_PP ~ 4, or rhoPP = 1 - 2 rhocr . Mass to light
ratios of the clusters are M/L = 200 - 600 h Msun/Lsun, giving mass density ratio Omega0 = 0.1 - 0.3, if the value of
M/L is assumed to be representative elsewhere in the universe. We estimate a radial density distribution around the
PP core using two toy models and a smoothed density distribution observed for IRAS galaxies. The cosmological
density parameters (Omega0, OmegaLambda) and the PP mass are free parameters in the TB calculations. The
KLUN velocities, obtained by Tully-Fisher relation and the normalized distance method, are adjusted by the Local
Group (LG) infall velocity towards PP. Comparison of the TB velocities to KLUN data points indicates that the infall
velocity vinf < 100 km s-1. Allowing MPP to vary within the limits given above we get constraints for the value of
Omega0 ; Omega0 =0.2-0.4 are prefered to the more extreme values, Omega0 =0.1 or 1. A choice of either
OmegaLambda = 1-Omega0 or 0 do not cause any significant changes in the results. The validity of the TB model in
complex environments is studied with an N-body simulation. There we see that the radially averaged velocity fields
around simulated clusters are compatible with the corresponding TB velocities. This confirms the applicability of the
TB model around large galaxy concentrations, providing that smoothed density and radially averaged velocity fields
are used.
121
Title:
HYPERLEDA: a Tool for Studying Galaxies
Authors:
Prugniel, Philippe; Ortiz, Patricio F.; Binette, Luc; Busarello, Giovanni; Golev, Valeri;
Joguet, Benoît; Merluzzi, Paola; Paturel, George; Theureau, Gilles; Tsvetkov, Milcho;
Verkhodanov, Oleg; Zasov, Anatoly
AA(CRAL), AB(OAC), AC(UNAM), AD(OAC), AE(Sofia University), AF(IAP), AG(OAC),
AH(CRAL), AI(Orleans University), AJ(WFPDB), AK(SAO RAN), AL(SAI MSU)
Mining the Sky: Proceedings of the MPA/ESO/MPE Workshop Held at Garching, Germany,
July 31 - August 4, 2000, ESO ASTROPHYSICS SYMPOSIA. ISBN 3-540-42468-7. Edited
by A.J. Banday, S. Zaroubi, and M. Bartelmann. Springer-Verlag, 2001, p. 683
00/2001
ADS; SPRINGER
(c) 2001: Springer-Verlag
ISBN:
10.1007/10849171_92
2001misk.conf..683P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Abstract Copyright:
Comment:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
HyperLeda (Hyper-Linked Extragalactic Databases and Archives is aimed to study the evolution of galaxies, their
kinematics and stellar populations and the structure of Local Universe. HyperLeda is involved in catalogue and
software production, data-mining and massive data processing. The products are serviced to the community
through web mirrors. The development of HyperLeda is distributed between different sites and is based on the
background experience of the LEDA and Hypercat databases.
122
Title:
Cosmological parameters
Authors:
Affiliation:
Theureau, G.; Tammann, A.
AA(Osservatorio Astronomico di Capodimonte, I-80131 Naples, Italy ARPEGES,
Observatoire de Paris, F-92195 Meudon Cedex, France), AB(Astronomisches Institut der
Universität Basel, Binningen, Switzerland)
Nuclear Physics B Proceedings Supplements, Volume 80, Issue 1-3, p. 223-226.
03/2000
ELSEVIER
10.1016/S0920-5632(99)00848-8
2000NuPhS..80..223T
Publication:
Publication Date:
Origin:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We report here on the mini-symposium ``Recent results on H0''. The session was organized in ten invited reviews
and ten poster papers covering a wide range of observational methods: from studies in terms of the classical
extragalactic distance ladder, to the S-Z effect in clusters, gravitationally lensed Quasars, and CMB analysis. Two
aspects have been stressed: the measurements of H0 and the estimation of the cosmological constant Λ
Title:
Tully-Fisher distances of field galaxies and the value of H o
Authors:
Publication:
Theureau, G.
Nuclear Physics B Proceedings Supplements, Vol. 80, Proceedings of the Texas
Symposium on Relativistic Astrophysics and Cosmology held in Paris, France, 14-18
December, 1998. CDROM contents., p.13/12
01/2000
ADS
2000NuPhS..80C1312T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
The use of the Tully-Fisher relation for deriving redshift independent distances requires particular attention.
Through careful completeness analysis of the available samples, computation of reliable Malmquist bias corrections
or extraction of unbiased subsamples are unavoidable steps toward a safe determination of the Hubble constant. I
will review the various methods used, and show that, with the deepness reached by today's catalogues, the value
of H_0 from field galaxies depends essentially on the primary calibration, i.e. the P-L relation of Cepheids.
Title:
Fundamental plane relations as distance indicators and the Hubble constant
therefrom
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
di Santo, E.; Theureau, G.
Memorie della Societa Astronomia Italiana, Vol. 71, p.1077
00/2000
ADS
2000MmSAI..71.1077D
Abstract
Not Available
123
Title:
Evidence for dark matter on different scales from the KLUN galaxy sample
Authors:
Hanski, M. O.; Teerikorpi, P.; Ekholm, T.; Theureau, G.; Baryshev, Yu.; Paturel, G.;
Lanoix, P.
AA(Tuorla Observatory, Piikkiö, Finland), AB(Tuorla Observatory, Piikkiö, Finland),
AC(Tuorla Observatory, Piikkiö, Finland), AD(Osservatorio Astronomico di Capodimonte,
Naples, Italy), AE(Astronomical Institute of St. Petersburg University, St. Petersburg,
Russia), AF(Observatoire de Lyon, Lyon, France), AG(Observatoire de Lyon, Lyon, France)
Small Galaxy Groups: IAU Colloquium 174, ASP Conference Series, Volume 209. Held in
Turku, Finland, 13-18th June 1999. Edited by Mauri J. Valtonen and Chris Flynn. Published
by Astronomical Society of the Pacific, San Francisco, CA, 2000. P. 457.
eprint arXiv:astro-ph/9909064
00/2000
AUTHOR
2000ASPC..209..457H
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Not Available
124
Title:
Kinematics of the local Universe. X. H_0 from the inverse B-band Tully-Fisher
relation using diameter and magnitude limited samples
Authors:
Ekholm, T.; Teerikorpi, P.; Theureau, G.; Hanski, M.; Paturel, G.; Bottinelli, L.;
Gouguenheim, L.
AA(Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland; Observatoire de Lyon, F-69561 SaintGenis Laval Cedex, France), AB(Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland),
AC(Osservatorio Astronomico di Capodimonte, I-80 131 Napoli, Italy; Observatoire de
Paris-Meudon, CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France), AD(Tuorla
Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland), AE(Observatoire de Lyon, F-69561 Saint-Genis
Laval Cedex, France), AF(Observatoire de Paris-Meudon, CNRS URA1757, F-92195
Meudon Principal Cedex, France), AG(Observatoire de Paris-Meudon, CNRS URA1757, F92195 Meudon Principal Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.347, p.99-111 (1999) (A&A Homepage)
07/1999
A&A
GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, GALAXIES: SPIRAL, COSMOLOGY:
DISTANCE SCALE
1999A&A...347...99E
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
We derive the value of H_0 using the inverse diameter and magnitude B-band Tully-Fisher relations and the large
all-sky sample KLUN (5171 spiral galaxies). Our kinematical model was that of Peebles centered at Virgo. Our
calibrator sample consisted of 15 field galaxies with cepheid distance moduli measured mostly with HST. A
straightforward application of the inverse relation yielded H_0~ 80 km s(-1} Mpc({-1})) for the diameter relation and
H_0~ 70 km s(-1} Mpc({-1})) for the magnitude relation. H_0 from diameters is about 50 percent and from
magnitudes about 30 percent larger than the corresponding direct estimates (cf. Theureau et al.
\cite{Theureau97b}). This discrepancy could not be resolved in terms of a selection effect in log V max nor by the
dependence of the zero-point on the Hubble type. We showed that a new, calibrator selection bias (Teerikorpi et
al. \cite{Teerikorpi99}), is present. By using samples of signicificant size (N=2142 for diameters and N=1713 for
magnitudes) we found for a homogeneous distribution of galaxies (alpha =0): H_0=52(+5}_{-4) km s(-1} Mpc({-1}))
for the inverse diameter B-band Tully-Fisher relation, and H_0=53(+6}_{-5) km s(-1} Mpc({-1})) for the inverse
magnitude B-band Tully-Fisher relation. Also H_0's from a fractal distribution of galaxies (decreasing radial number
density gradient alpha =0.8) agree with the direct predictions. This is the first time when the inverse Tully-Fisher
relation clearly lends credence to small values of the Hubble constant H_0 and to long cosmological distance scale
consistently supported by Sandage et al. (1995).
125
Title:
Look-alike galaxies:. HI observations for look-alike galaxies of four calibrators
Authors:
Affiliation:
Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Theureau, G.; Coudreau, N.; Paturel, G.
AA( Université Paris-Sud, F-91405 Orsay, France; Observatoire de Paris-Meudon, URA
1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France), AB( Université Paris-Sud, F-91405
Orsay, France; Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195 Meudon Principal
Cedex, France), AC(Osservatorio di Capodimonte, via Moiariello 16, I-80131 Napoli, Italy),
AD(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France),
AE(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France)
Astronomy and Astrophysics Supplement, v.135, p.429-436 (A&AS Homepage)
03/1999
A&AS
GALAXIES: GENERAL, RADIO LINES: GALAXIES, ASTRONOMICAL DATA BASES:
MISCELLANEOUS, COSMOLOGY: DISTANCE SCALE
10.1051/aas:1999451
1999A&AS..135..429B
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
We present a programme aiming at applying the Tully-Fisher relation for galaxies with the same morphological type
and the same inclination (look-alike galaxies or sosie galaxies) as calibrating galaxies. The advantage of sosie
galaxies is discussed. In particular, it is shown that using sosies of bright calibrators will allow us to explore the
universe deeper and more efficiently than the classical TF method applied to different morphological types and
different inclinations. As a preliminary part, we report in this paper new HI observations performed with the
radiotelescope of Nançay (France) for sosies of four calibrators NGC 224, NGC 3031, NGC 253 and NGC 5457. 82
galaxies were detected. These observations made use of Nançay radiotelescope. The Nançay Radio Observatory
is the Unité scientifique de Nançay of the Observatoire de Paris,associated as Unité de Service et de Recherche
(USR) No. B704 to the French Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). The Nançay Observatory
also acknowledges the financial support of the Conseil Régional of the Région Centre in France.
126
Title:
Theoretical aspects of the inverse Tully-Fisher relation as a distance indicator:
incompleteness in log {V_Max}, the relevant slope, and the calibrator sample bias
Authors:
Affiliation:
Teerikorpi, P.; Ekholm, T.; Hanski, M. O.; Theureau, G.
AA( Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland), AB( Tuorla Observatory, FIN-21500
Piikkiö, Finland), AC( Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland), AD(Osservatorio di
Capodimonte, Via Moiariello 16, I-80131 Napoli, Italy; Observatoire de Paris-Meudon,
CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France)
Astronomy and Astrophysics, v.343, p.713-719 (1999) (A&A Homepage)
03/1999
A&A
GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, GALAXIES: SPIRAL, COSMOLOGY:
DISTANCE SCALE
1999A&A...343..713T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
We study the influence of the assumption behind the use of the inverse Tully-Fisher relation:\ that there should be
no observational cutoffs in the TF parameter log {V_M}. It is noted how lower and upper cutoffs would be seen in a
log {H_0} vs. ``normalized distance'' diagram. Analytical expressions, under the simplifying assumption of a normal
distribution and the use of the correct TF slope, are derived for the resulting biases, especially the average bias
which log {V_M} cutoffs produce in the derived value of H_0. This bias is shown to be relatively weak, and as such
cannot explain the large differences in the reported values of H_0 derived from direct and inverse TF relations.
Some problems of slope and calibration are shown to be more serious. In particular, one consequence of fitting
through the calibrators either the slope relevant for field galaxies or the steeper slope followed by calibrators is that
the derived value of the Hubble constant comes to depend on the nature of the calibrator sample. If the calibrator
sample is not representative of the cosmic distribution of log {V_M}, large errors in the derived value of H_0 are
possible. Analytical expressions are given for this error that we term the calibrator sample bias.
127
Title:
The Value of H0 from the TF Diameter Relation
Authors:
Theureau, G.; Hanski, M.; Ekholm, T.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Paturel, G.;
Teerikorpi, P.
AA(Observatoire de Paris-Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F92195 Meudon Principal
Cedex, France), AB(Tuorla Observatory, 21500 Piikkio, Finland), AC(Tuorla Observatory,
21500 Piikkio, Finland), AD(Observatoire de Paris-Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757,
F92195 Meudon Principal Cedex, France and Universite Paris-Sud, F91405 Orsay,
France), AE(Observatoire de Lyon, France), AF(Tuorla Observatory, 21500 Piikkio, Finland)
Cosmological Parameters and the Evolution of the Universe. Edited by Katsuhiko Sato.
Publisher: Dordrecht, Boston: Kluwer Academic, 1999. ("Proceedings of the 183rd
symposium of the International Astronomical Union held in Kyoto, Japan, August 18-22,
1997"., p. 71
00/1999
ADS; AUTHOR
1999IAUS..183...71T
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
We have studied the value of the Hubble constant using the KLUN (Kinematics of the Local Universe) TF sample of
5171 spiral galaxies, which is complete in diameter down to D25 = 1.6 arcmin. Special attention is put on the
problem of Malmquist bias. The bias is revealed and overcome by an advanced version of the method of
normalized distances, taking into account, in addition to the apparent diameter limit, also Hubble type effect,
inclination effect, and variable galactic extinction. Calibration of the Tully-Fisher relations is primarily performed
using a sample of 15 galaxies with available Cepheid distances, mostly from the HST programmes. Using the
Peebles linear velocity field model accounting for Virgo infall effect, we derived: [H 0 = 56.7 pm 4.9 km/s-1 Mpc-1
(Ngal = 403)] This H0 value is not sensitive to reasonable changes in the kinematical parameters of the velocity field
model, up to the extreme ones found in literature. This insensitivity is also expected from our numerical
experiments. In the radial velocity space, the unbiased plateau extends up to about 6000 km/s-1 and the value of
H0 is in good agreement with the SNIa results by Sandage et al. (1996) which extend to still larger velocities.
128
Title:
The Study of Peculiar Velocities in the Local Universe through Bias Corrected TullyFisher Distances
Authors:
Publication:
Theureau, Gilles
Harmonizing Cosmic Distance Scales in a Post-Hipparcos Era, ASP Conference Series,
vol. 167. Edited by Daniel Egret and Andre Heck. ISBN: 1-886733-88-0, 1999, p. 328-331
00/1999
AUTHOR
ISBN:
1999ASPC..167..328T
Publication Date:
Origin:
Comment:
Bibliographic Code:
Abstract
The principle of the Normalized Distance (ND) method allows us to build reliable Malmquist bias corrections by
taking into account all the components influencing the bias at a given kinematical distance. Thanks to the deepness
of the derived catalogue, we are able to analyze peculiar velocities of galaxies within a sphere out to 8000 km s-1
around the Local Group. We show first evidences for both frontside and backside large amplitude infall toward the
Perseus-Pisces supercluster, while the strong convergent flow expected in the Great Attractor region is not
confirmed. Finally, further developments are presented in the frame of the DENIS project.
Title:
Interpretation of the galaxy structure surrounding the local supercluster.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
ARI Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Paturel, G.; di Nella, H.; Terry, J.-N.; Theureau, G.
C. R. Acad. Sci., Sér. II, Fasc. b, Tome 326, No. 12, p. 933 - 938
12/1998
ARI
Local Supercluster: Structure
10.1016/S1251-8069(99)80051-9
1998CRASB.326..933P
Abstract
After numerical simulations by E. Praton, the authors interpret the Cocoon-like structure observed for the
distribution of galaxies around us as an effect of infall velocities onto clusters. In this view structures like the
Cocoon (or even like the Great-Wall) could be interpreted as observational artefacts.
129
Title:
Kinematics of the local universe. VIII. Normalized distances as a tool for Malmquist
bias corrections and application to the study of peculiar velocities in the direction of
the Perseus-Pisces and the Great Attractor regions
Authors:
Affiliation:
Theureau, G.; Rauzy, S.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.
AA(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon
Principal Cedex, France; Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Via Moiariello 16, I80131 Napoli, Italy), AB(Centre de Physique Theorique - C.N.R.S., Luminy Case 907, F13288 Marseille Cedex 9, France), AC(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS
URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France; Universite Paris-Sud, F-91405
Orsay, France), AD(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195
Meudon Principal Cedex, France; Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France)
Astronomy and Astrophysics, v.340, p.21-34 (1998) (A&A Homepage)
12/1998
A&A
GALAXIES: SPIRAL, GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, COSMOLOGY:
DISTANCE SCALE
1998A&A...340...21T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
We present a new method of bias correction for deriving reliable Tully-Fisher distances in a magnitude or diameter
selected sample of field galaxies. This normalized distance method (NDM) is first presented in a theoretical way
using the formalism of bayesian statistics and is further applied to three different Tully-Fisher samples
corresponding to three different passbands in B, I and r. Constraints imposed by the method, and influences of
underlying assumptions and measurement errors are discussed in detail. A main feature of the methodology is to
extract an unbiased subsample from the parent sample. We show that by taking into account all the components
influencing the bias at a given distance, the NDM method allows to extend the unbiased range and to analyze
peculiar velocities of galaxies within a sphere out to 8000 km s(-1) around the Local Group. Finally, thanks to this
tool, we show first evidences for both frontside and backside large amplitude infall toward the Perseus-Pisces
supercluster. The strong convergent flow expected in the Great Attractor region is not confirmed, even if infall
centers are detected in this direction. The observed velocity field rather corresponds to the cumulative pull of
several clusters present in this sky area.
130
Title:
Hubble constant from sosie galaxies and HIPPARCOS geometrical calibration
Authors:
Paturel, G.; Lanoix, P.; Teerikorpi, P.; Theureau, G.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.;
Renaud, N.; Witasse, O.
AA(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AB(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AC(Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikki, Finland), AD(Observatoire de Paris-Meudon,
URA 1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France; Osservatorio di Capodimonte, Via
Moiariello 16, I-80131 Napoli, Italy), AE(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F92195 Meudon Principal Cedex, France; UniversiteParis-Sud, F-91405 Orsay, France),
AF(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France;
UniversiteParis-Sud, F-91405 Orsay, France), AG(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574,
F-69230 Saint-Genis Laval, France), AH(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230
Saint-Genis Laval, France; UniversiteClaude-Bernard LyonI, F-69622 Villeurbanne Cedex,
France)
Astronomy and Astrophysics, v.339, p.671-677 (1998) (A&A Homepage)
11/1998
A&A
GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, GALAXIES: INDIVIDUAL: M 31, GALAXIES:
INDIVIDUAL: M 81, DISTANCE SCALE
1998A&A...339..671P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
New distances, larger than previous ones, have been obtained for M 31 and M 81 based on the geometrical zeropoint of the Cepheid Period-luminosity relation provided by the HIPPARCOS satellite. By combining them with
independent determinations we define reasonable ranges for the distances of these important calibrating galaxies.
On this basis, we determine the Hubble constant from the method of sosies (look-alike) galaxies, galaxies having
the same characteristics than the calibrators. The method is quite secure because it is purely differential and it does
not depend on any assumption (apart from the natural one that two sosies galaxies have similar absolute
luminosities). Nevertheless, the Malmquist bias has to be taken into account. The observations behave exactly as
predicted from the analytical formulation of the bias. Thus, rejecting galaxies which are affected by the Malmquist
bias we derive the Hubble constant: H_o = 60 +/- 10 (external) km.s^{-1}.Mpc^{-1} If we strictly use the calibration
obtained with HIPPARCOS and if the bias found in the Period-Luminosity Relation is considered, the Hubble
constant is smaller than this (~ 55 km.s(-1}.Mpc({-1)) ). This gives arguments in favour of the long-distance scale.
We briefly discuss possible improvements aiming at still reducing the uncertainty.
131
Title:
Kinematics of the local universe. VII. New 21-cm line measurements of 2112 galaxies
Authors:
Theureau, G.; Bottinelli, L.; Coudreau-Durand, N.; Gouguenheim, L.; Hallet, N.;
Loulergue, M.; Paturel, G.; Teerikorpi, P.
AA(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon
Principal Cedex, France), AB(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757,
F-92195 Meudon Principal Cedex, France; Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France),
AC(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon
Principal Cedex, France), AD(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757,
F-92195 Meudon Principal Cedex, France; Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France),
AE(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon
Principal Cedex, France), AF(Observatoire de Paris/Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757,
F-92195 Meudon Principal Cedex, France), AG(Observatoire de Lyon, F-69561 Saint-Genis
Laval Cedex, France), AH(Tuorla Observatory, 21500 Piikkiö, Finland)
Astronomy and Astrophysics Supplement, v.130, p.333-339 (A&AS Homepage)
06/1998
A&AS
CATALOGS, GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, ISM, RADIO LINES: GALAXIES
10.1051/aas:1998416
1998A&AS..130..333T
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
This paper presents 2112 new 21-cm neutral hydrogen line measurements carried out with the meridian transit
Nan\c cay radiotelescope. Among these data we give also 213 new radial velocities which complement those listed
in three previous papers of this series. These new measurements, together with the HI data collected in LEDA, put
to 6 700 the number of galaxies with 21-cm line width, radial velocity, and apparent diameter in the so-called KLUN
sample. Figure 5 and Appendices A and B for corresponding comments are available in electronic form at the
http://www.edpsciences.com
132
Title:
The radial space distribution of KLUN-galaxies up to 200 Mpc: incompleteness or
evidence for the behaviour predicted by fractal dimension ~ 2?
Authors:
Teerikorpi, P.; Hanski, M.; Theureau, G.; Baryshev, Yu.; Paturel, G.; Bottinelli, L.;
Gouguenheim, L.
AA(Tuorla Observatory, FIN-21500 Piikkiö, Finland), AB(Tuorla Observatory, FIN-21500
Piikkiö, Finland), AC(Observatoire de Paris-Meudon, CNRS URA1757, F-92195 Meudon
Principal Cedex, France), AD(Astronomical Institute of the Saint-Petersburg University,
198904 St. Petersburg, Russia), AE(Observatoire de Lyon, F-69230 Saint-Genis Laval,
France), AF(Observatoire de Paris-Meudon, CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal
Cedex, France; Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France), AG(Observatoire de ParisMeudon, CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France; Universite ParisSud, F-91405 Orsay, France)
Astronomy and Astrophysics, v.334, p.395-403 (1998) (A&A Homepage)
06/1998
A&A
GALAXIES: SPIRAL, GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, COSMOLOGY: LARGESCALE STRUCTURE OF UNIVERSE
1998A&A...334..395T
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
We have studied using the KLUN sample of 5171 spiral galaxies having Tully-Fisher distance moduli, the average
radial space distribution of galaxies out to a distance of about 200 Mpc (for H_0=50 km s(-1) Mpc(-1) ). One
motivation came from the debate on the fractal dimension mathcal {D} and maximum fractality scale lambda_max
of the large-scale galaxy distribution (Davis 1997, Guzzo 1997, Pietronero et al. 1997). A specific recent study is
the 3-dimensional correlation analysis of the all-sky LEDA data base by Di Nella et al. (1996) who concluded that
the galaxy distribution is fractal up to scales of at least 300 Mpc, with fractal dimension ~ 2.2. One would expect to
see a signal of this result in the radial space distribution of the all-sky KLUN sample. We have studied this question
with a new method based on photometric TF distances, independent of redshift, to construct the number density
distribution. Our main results are: While scattered below about 20 Mpc, at larger distances the radial distribution
starts to follow, in terms of distance modulus mu_TF , the law log {N} = (0.46 +/- 0.01) mu + const., using diameter
TF relation, and log {N} = (0.40 +/- 0.01) mu + const. for magnitudes. These are the predictions based on fractal
dimensions 2.3 and 2.0, respectively. These radial density gradients are valid up to the limits of KLUN, or about 200
Mpc. We have tried to understand the derived radial density behaviour as a result of some bias in KLUN or our
analysis, however, without success. Numerical simulations have shown that the method itself works, though it
somewhat underestimates the radial distribution exponent. If the density law is caused by incompleteness in the
diameter limited KLUN sample, then the incompleteness should start at widely different angular diameters d25 for
different values of rotation parameter log {V_M, which would be quite unexpected. On the other hand, if the derived
distribution is correct, the completeness is good down to d25 = 1'.6, as originally intended and previously
concluded. If correlation studies favoring long scale fractality (200 Mpc or more) and mathcal {D} ~ 2 are correct,
the position of our Galaxy would be close to average in the Universe, with the galaxy density decreasing around us
according to the expected law (Mandelbrot 1982).
133
Title:
Kinematics of the local universe. VI. B-band Tully-Fisher relation and mean surface
brightness
Authors:
Affiliation:
Theureau, G.
AA(Observatoire de Paris-Meudon, CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex,
France)
Astronomy and Astrophysics, v.331, p.1-10 (1998) (A&A Homepage)
03/1998
A&A
GALAXIES: SPIRAL, GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, COSMOLOGY:
DISTANCE SCALE
1998A&A...331....1T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
Continuing our study of the type dependence of the TF relation, we present a new attempt to reduce the scatter of
that relation by using the observed mean surface brightness Sigma of galaxies. It is shown that the zero-point of
the relation is a continuous function of Sigma , well described by a third or fourth degree polynome. Taking this
effect into account, the TF scatter decreases by 20 percents, and the uncertainty in the derived TF distances is
reduced as well, while the correlation coefficient increases from 0.67 to 0.84 (diameter relation). This study is based
on the statistical analysis of the KLUN (Kinematics of the Local Universe) sample of 5271 spiral galaxies, both for
diameter and magnitude, direct and inverse TF relations. The absolute calibration is performed using two sets of
good cepheid distance measurements: the first one, mostly from the HST programmes, relies on distance moduli
generally agreed in the literature, the second one is a subset of objects whose cepheid distance moduli are derived
from geometrical distances measured by HIPPARCOS. The mean surface brightness dependence is first revealed
by the inverse relations, and further studied in the direct way through the normalized distance method whose
principle was first set by Bottinelli et al. (1986), and a refined form recently applied by Theureau et al. (1997b). As a
consequence of the smaller scatter of the resulting TF relation, the extracted unbiased subsample is deeper and
contains more objects than in previous studies. The Hubble constant H_0 may thus be estimated from the largest
unbiased sample of field galaxies ever used (577 objects reaching velocities as large as 6000 km s(-1) , using the
diameter relation). We obtain H_0=3D56+/- 3 km s(-1) Mpc(-1) and H_0=3D51+/- 4 km s(-1) Mpc(-1) from HST and
HIPPARCOS calibrations respectively.
134
Title:
The Hubble Constant
Authors:
Publication:
Gougenheim, L.; Bottinelli, L.; Theureau, G.; Paturel, G.; Teerikorpi, P.
Phase Transitions in Cosmology, Fourth Paris Colloquium, held at Observatoire de Paris, 49 June, 1997. Edited by H. J. De Vega and N. Sanchez (1998)., p.34
00/1998
ADS
1998ptc..conf...34G
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Not Available
Title:
Interpretation de la structure de galaxies entourant le Superamas Local.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Paturel, G.; di Nella, H.; Terry, J.-N.; Theureau, G.
C.R. Acad. Sci. Ser. II, 326, 933-938 (1998)
00/1998
SIMBAD
1998CR2...326..933P
Abstract
Not Available
Title:
L'échelle des distances extragalactiques: la relation Tully-Fisher et la constante de
Hubble H0.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
ARI Keywords:
Bibliographic Code:
Theureau, G.
J. Astron. Fr., No. 55, p. 57
12/1997
ARI
Hubble Constant, Distance Scale: Extragalactic, Spiral Galaxies: Tully-Fisher Relation
1997JAF....55R..57T
Abstract
Not Available
135
Title:
21-cm line observations of galaxies from Kazarian's lists
Authors:
Affiliation:
Tamazian, V. S.; Theureau, G.; Coudreau-Durand, N.
AA(Astronomical Observatory ``Ramon Maria Aller'', University of Santiago de Compostela,
P.O. Box 197, 15706 Santiago de Compostela, Spain), AB(Observatoire de Paris-Meudon,
ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France), AC(Observatoire
de Paris-Meudon, ARPEGES/CNRS URA1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France)
A & A Supplement series, Vol. 126, December II 1997, 471-478. (A&AS Homepage)
12/1997
A&AS
GALAXIES: GENERAL, RADIO LINES: GALAXIES
10.1051/aas:1997276
1997A&AS..126..471T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
The 21-cm neutral hydrogen line has been measured for the first time in 39 non-Seyfert type galaxies from
Kazarian list, with the Nancay radiotelescope. The line profiles, widths at 20% and 50% of the peak intensity, radial
velocities as well as total fluxes are presented. The values of radial velocity are in fairly good agreement with those
obtained from optical spectra. The width values at 20% of the peak vary in wide range from 113 km s^{-1} (KAZ
579) to 608 km s^{-1} for KAZ 566. Nine of our objects remained undetected, whether their HI-flux was too faint, the
integration time too short, or the frequency sighted wrong. However, for part of them, there were positive hint of
detection. Comments on individual objects are given. Tables 1 and 3 are only available in electronic form at CDS.
Table 2 is also available in electronic form at CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via
http://cdsweb.u-strasbg.fr/Abstract.html
136
Title:
Extragalactic database. VII. Reduction of astrophysical parameters
Authors:
Paturel, G.; Andernach, H.; Bottinelli, L.; di Nella, H.; Durand, N.; Garnier, R.;
Gouguenheim, L.; Lanoix, P.; Marthinet, M. C.; Petit, C.; Rousseau, J.; Theureau, G.;
Vauglin, I.
AA(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AB(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AC(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France
and Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France), AD(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR
5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France), AE(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757,
F-92195 Meudon Principal Cedex, France), AF(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F69230 Saint-Genis Laval, France), AG(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195
Meudon Principal Cedex, France and Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay, France),
AH(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AI(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AJ(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AK(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France),
AL(Observatoire de Paris-Meudon, URA 1757, F-92195 Meudon Principal Cedex, France),
AM(CRAL-Observatoire de Lyon, UMR 5574, F-69230 Saint-Genis Laval, France)
A & A Supplement series, Vol. 124, July 1997, 109-122. (A&AS Homepage)
07/1997
A&AS
GALAXIES: FUNDAMENTAL PARAMETERS, ASTRONOMICAL DATA BASES:
MISCELLANEOUS, CATALOGS
10.1051/aas:1997354
1997A&AS..124..109P
Affiliation:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
The Lyon-Meudon Extragalactic database (LEDA) gives a free access to the main astrophysical parameters for
more than 100 000 galaxies. The most common names are compiled allowing users to recover quickly any galaxy.
All these measured astrophysical parameters are first reduced to a common system according to well defined
reduction formulae leading to mean homogeneized parameters. Further, these parameters are also transformed
into corrected parameters from widely accepted models. For instance, raw 21-cm line widths are transformed into
mean standard widths after correction for instrumental effect and then into maximum velocity rotation properly
corrected for inclination and non-circular velocity. This paper presents the reduction formulae for each parameter:
coordinates, morphological type and luminosity class, diameter and axis ratio, apparent magnitude (UBV, IR, HI)
and colors, maximum velocity rotation and central velocity dispersion, radial velocity, mean surface brightness,
distance modulus and absolute magnitude, and group membership. For each of these parameters intermediate
quantities are given: galactic extinction, inclination, K-correction etc.. All these parameters are available from direct
connexion to LEDA and distributed on a standard CD-ROM (PGC-ROM 1996) by the Observatoire de Lyon via the
CNRS.
137
Title:
Kinematics of the Local Universe. V. The value of H_0_ from the Tully-Fisher B and
logD_25_ relations for field galaxies.
Authors:
Theureau, G.; Hanski, M.; Ekholm, T.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Paturel, G.;
Teerikorpi, P.
Astronomy and Astrophysics, v.322, p.730-746 (A&A Homepage)
06/1997
A&A via CDS
GALAXIES: SPIRAL, GALAXIES: DISTANCES AND REDSHIFTS, COSMOLOGY:
DISTANCE SCALE
1997A&A...322..730T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
We have studied the value of the Hubble constant using the KLUN (Kinematics of the Local Universe) sample of
5171 spiral galaxies having isophotal diameters D_25_ (and partially B-magnitudes), Hi line widths, and radial
velocities. The sample is diameter-limited, complete down to D_25_=1.6arcmin. As in the first similar study, where a
much smaller magnitude-limited sample was used (Bottinelli et al. 1986), we pay special attention to the problem of
Malmquist bias when photometric distances are derived by the Tully-Fisher diameter or magnitude relations. The
bias is revealed and overcome by a more advanced version of the method of normalized distances, now taking into
account, in addition to diameter and magnitude limits, also Hubble type effect, inclination effect, and variable
galactic extinction. Calibration of the Tully-Fisher relations is primarily performed using a sample of 15 galaxies with
available Cepheid distances, mostly from the HST programmes. This sample does not show significant trends with
distance and is concluded to be closely distance-limited. Analysis of the logH_0_ vs. d_normalized_ diagrams
allows us to identify the "unbiased plateaus" for both the diameter and magnitude TF distances. A useful tool here
introduced is the theoretical expectation of the bias in cumulative <logH_0_> as a function of the fraction of the
sample accepted for the plateau. An iterative approach is utilized for determining the TF relations, the plateau, and
the value of H_0_ therefrom. Using the Peebles linear velocity field model with Virgo and our infall velocities equal
to 980km/s and 150km/s, respectively, we derived the following values of H_0_: H_0_=53.4+/-5.0km/s/Mpc
(N_gal_=415) from the magnitude relation, and H_0_=56.7+/-4.9km/s/Mpc (N_gal_=403) from the diameter
relation. The given 1σ-errors refer to the statistical scatter around the adopted calibration, and the dispersion of the
calibrator sample itself. These H_0_ values are not sensitive to reasonable changes in the kinematical parameters
of the velocity field model, up to the extreme ones found in literature. This insensitivity is also expected from our
numerical experiments. In the radial velocity space, the unbiased plateau extends up to about 6000km/s and the
value of H_0_ is in good agreement with the SNIa results by Sandage et al. (1996, in press) which extend to still
larger velocities. At present, the supernovae method and the KLUN TF-sample, both calibrated with Cepheid
distances, provide complementary approaches to H_0_ in different, though overlapping, redshift ranges. As an
additional result, the normalized distance method provides a natural way to estimate the Local Group infall velocity
by minimizing the logH_0_ dispersion in the unbiased plateau. Using the diameter and the magnitude TF relations
respectively, we obtained, as preliminary results, the following values: v_0_=225+/-45km/s, and v_0_=185+/40km/s. These values are compatible with our standard value within 2 σ and agree particulary well with Sandage's
preferred value v_0_=220km/s.
138
Title:
Kinematics of the local universe. IV. Type dependence in the diameter Tully-Fisher
relation and implications on the mass-luminosity structure.
Authors:
Theureau, G.; Hanski, M.; Teerikorpi, P.; Bottinelli, L.; Ekholm, T.; Gouguenheim, L.;
Paturel, G.
Astronomy and Astrophysics, v.319, p.435-449 (A&A Homepage)
03/1997
A&A via CDS
GALAXIES: SPIRAL, GALAXIES: PHOTOMETRY, GALAXIES: DISTANCES AND
REDSHIFTS, GALAXIES: STRUCTURE, ASTRONOMICAL DATA BASES:
MISCELLANEOUS
1997A&A...319..435T
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
There is a type dependence in the diameter (Tully-Fisher) TF relation in the spiral galaxy range 1<=T<=8. This
dependence appears as a zero-point shift from one type to another, while the slope seems to remain constant,
close to 0.5 (inverse relation) as expected from our simple disc + bulge + dark halo model. The model also predicts
well the amount of the shifts, when reasonable values of the mass-to-luminosity ratios of the disc and bulge
components are used. A method to study the dark mass fraction β in different galaxy types, based on the model, is
introduced. First applications suggest that in the range 2<=T<=7 the value of β=~0.5-0.8 within the radius gr_0_
that the TF-measurements refer to. There are also zero-point shifts in the B-magnitude TF-relation (the inverse
slope ~0.1 according to our work), though smaller than in the diameter relation, as expected from the model. The
found type dependencies will diminish the scatter in the TF-relations and facilitate their use in our KLUN
programme for measuring the kinematics of the local galaxy universe.
Title:
A new distance criterion for spirals in the zone of avoidance.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
ARI Keywords:
Dole, H.; Theureau, G.
C. R. Acad. Sci., Sér. II, Fasc. b, Tome 324, No. 3, p. 201 - 208
02/1997
ARI
Tully-Fisher Relation: Spiral Galaxies, Distance Indicators: Spiral Galaxies, Distance
Indicators: Extragalactic
10.1016/S1251-8069(99)80026-8
1997CRASB.324..201D
DOI:
Bibliographic Code:
Abstract
The classical Tully-Fisher (TF) relation, used to derive distances of spiral galaxies, is not suitable in the zone of
avoidance. It is shown that it is possible to use another form, the 21 cm Tully-Fisher relation (TF21), using only H I
data. A 4867 galaxy KLUN sample (from Nançay observations, and LEDA database) allows to derive its slope, the
zero point being fixed with a set of 18 primary calibrators. The TF21 relation appears usable to obtain distances in
the zone of avoidance, and is expected to provide a competitive extragalactic distance indicator.
139
Title:
HI Survey of Denis/leda Spiral Galaxies
Authors:
Publication:
Theureau, G.; Paturel, G.; Vauglin, I.
Extragalactic Astronomy in the Infrared. Edited by G. A. Mamon, Trinh Xuan Thuan, and J.
Tran Thanh Van. Paris: Editions Frontieres, 1997., p.393
00/1997
ADS
1997eai..proc..393T
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Not Available
Title:
First geometrical calibration of the period-luminosity relation of Cepheids from the
HIPPARCOS satellite.
Authors:
Paturel, G.; Bottinelli, L.; Garnier, R.; Gouguenheim, L.; Lanoix, P.; Rousseau, J.;
Theureau, G.; Turon, C.
C. R. Acad. Sci., Sér. II, Fasc. b, Tome 323, No. 9, p. 619 - 625
11/1996
ARI
Cepheids: Period-Luminosity Relation, Galaxies: Distances, Cepheids: Distances
1996CRASB.323..619P
Publication:
Publication Date:
Origin:
ARI Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
A sample of the 36 nearest galactic Cepheids was measured with the HIPPARCOS satellite and supplied us with
high precision geometrical parallaxes and accurate photometric data. These data are tested against ground based
observations and used to determine the first "geometrical" calibration of the period-luminosity relation for nearby
Cepheids. This relation is used to determine the distance of the galaxy IC 4182 (μ = 28.23±0.07).
Title:
Kinematics of the local universe. III. Neutral hydrogen observations of southern
galaxies.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
A&A Keywords:
Bibliographic Code:
di Nella, H.; Paturel, G.; Walsh, A. J.; Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Theureau, G.
Astronomy and Astrophysics Supplement, v.118, p.311-321 (A&AS Homepage)
08/1996
A&A via CDS
GALAXIES: REDSHIFTS, ISM, RADIO LINES: GALAXIES, CATALOGUE
1996A&AS..118..311D
Abstract
This paper is the third one in a series dedicated to the study of the kinematics of the local universe. It gives 52 new
21-cm neutral hydrogen measurements, made with the 64-m Parkes radio telescope. These new measurements
are used to built a complete sample of 5,219 galaxies with 21-cm line widths, radial velocity and apparent diameter.
This sample is complete down to a diameter limit of 1.6 arcmin.
140
Title:
La constante de Hubble et l'âge de l'Univers.
Authors:
Publication:
Gouguenheim, L.; Bottinelli, L.; Theureau, G.; Paturel, G.; Teerikorpi, P.
Journées 1996 - Systèmes de référence spatio-temporels: Deux siècles d'évolution du
Système du Monde, p. 223 - 230
00/1996
ARI
Hubble Constant, Cosmology
1996srst.conf..223G
Publication Date:
Origin:
ARI Keywords:
Bibliographic Code:
Abstract
The determination of the Hubble constant relies not only on distance determinations, but also on cosmological
velocities which are determined from observed radial ones corrected from peculiar velocities, and this correction
has proven to be important. The physical properties of stars or galaxies which lead to distance criteria depend on
several parameters, the importance of which has to be carefully discussed. Deducing the age of the Universe from
Hα involves the choice of a cosmological model. Bearing all of this in mind, it appears that the cosmological velocity
of the Virgo cluster is not sufficiently well known to give an accurate value of H 0. Deep H I surveys of spiral
galaxies, when the Malmquist bias is accounted for, give a value of H0 smaller than what has been claimed from
Virgo galaxies, in better agreement with type Ia supernovae. Cepheids are key-primary distance indicators, all
secondary ones relying on them.
Title:
The Extragalactive Distance Scale and the Hubble Constant: Controversies and
Misconceptions.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Comment:
Bibliographic Code:
Gouguenheim, L.; Bottinelli, L.; Theureau, G.; Paturel, G.; Teerikorpi, P.
Reviews in Modern Astronomy, v. 9, (1996), p. 127-138.
00/1996
RVMA
ISBN:
1996RvMA....9..127G
Abstract
Not Available
141
Title:
Principal Galaxy Catalogue. Second edition: PGC CD-ROM.
Authors:
Paturel, G.; Bottinelli, L.; di Nella, H.; Durand, N.; Garnier, R.; Gouguenheim, L.;
Marthinet, M. C.; Petit, C.; Rousseau, J.; Theureau, G.; Vauglin, I.
Principal Galaxy Catalogue. Second edition: PGC CD-ROM., by Paturel, G.; Bottinelli, L.; Di
Nella, H.; Durand, N.; Garnier, R.; Gouguenheim, L.; Marthinet, M. C.; Petit, C.; Rousseau,
J.; Theureau, G.; Vauglin, I.. LEDA (Lyon-Meudon Extragalactic Database)Observatoire de
Lyon, Saint-Genis Laval (France), 1996, 1 CD-ROM + program disk, ISBN 2-908288-08-7,
Price: CD-ROM with FORTRAN programs FF240.00; program disk (Analysa 3.0) for
DOS/WINDOWS95 FF 100.00. (E-mail: cdromρobs.univ-lyon1.fr).
00/1996
ARI
Price: CD-ROM with FORTRAN programs FF240.00; program disk (Analysa 3.0) for
DOS/WINDOWS95 FF 100.00. (E-mail: cdromρobs.univ-lyon1.fr).
1996pgcs.book.....P
Publication:
Publication Date:
Origin:
Comment:
Bibliographic Code:
Abstract
The PGC CD-ROM 1996 presents 100,872 galaxies with the best available equatorial coordinates (1950 and 2000)
and all the most important astrophysical parameters deduced from the Lyon-Meudon Extragalactic Database
(LEDA). A first edition has been published in 1989 as paper version (see Abstr. 50.002.110).
142
Title:
An HI-Search for IRAS Galaxies in the Galactic Plane
Authors:
Publication:
Bottinelli, L.; Gouguenheim, L.; Loulergue, M.; Martin, J. M.; Theureau, G.; Paturel, G.
Unveiling large-scale structures behind the Milky Way. Astronomical Society of the Pacific
Conference Series, Vol. 67; Proceedings of a workshop at the Observatoire de ParisMeudon; 18-21 January 1994; San Francisco: Astronomical Society of the Pacific (ASP); |
c1994; edited by Chantal Balkowski and R. C. Kraan-Korteweg, p.225
00/1994
ADS
1994ASPC...67..225B
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Abstract
Not Available
Title:
Tobias Mayer et le traitement des observations.
Authors:
Publication:
Publication Date:
Origin:
Bibliographic Code:
Mignard, F.; Morando, B.; Theureau, G.
Journées 1991: Systèmes de référence spatio-temporels, p. 74 - 79
00/1991
ARI
1991jsrs.meet...74M
Abstract
In order to determine the parameters of the rotation of the Moon Tobias Mayer in 1750 made measurements of the
position of some craters on the surface. He obtained 27 linear equations for the three unknowns. Instead of
choosing arbitrarily three equations, he devised a clever method using all equations and obtained as good a
solution as if he had used the method of least squares which was not yet known.
143