1. H.E.S.S. and Suzaku observations of the Vela X pulsar wind nebula
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P. deWilt, J. King, C. Mariaud, J. Zorn, J. Dyks, Matteo Cerruti, Nachiketa Chakraborty, Jacek Niemiec, D. J. van der Walt, Florian Gaté, R. C. G. Chaves, E. O. Angüner, G. Lamanna, S. Nakashima, Olaf Reimer, H. Yoneda, Werner Hofmann, J. Lau, Michelle Tsirou, N. Shafi, Natalia Żywucka, M. de Naurois, Michael Punch, L. Rinchiuso, Michael Backes, Sami Caroff, Thomas Murach, D. A. Prokhorov, K. Kosack, Konrad Bernlöhr, M.-H. Grondin, G. Emery, Stefan Ohm, S. Saito, Axel Donath, A. W. Chen, F. Niederwanger, Markus Böttcher, M. Seglar-Arroyo, S. Pita, G. Pühlhofer, Krzysztof Katarzynski, Tim Holch, Ramin Marx, M. Panter, U. Katz, Jacco Vink, Catherine Boisson, A. Reimer, Marek Jamrozy, Ruizhi Yang, Stefano Gabici, Naomi Tsuji, Emmanuel Moulin, Pierre Brun, V. Marandon, I. Oya, M. Kraus, Helene Sol, I. Shilon, Sabrina Casanova, M. Büchele, F. Ait Benkhali, Anton Dmytriiev, Jean-Pierre Ernenwein, A. Fiasson, Manami Sasaki, L. Oakes, C. Perennes, S. Schwemmer, Andrea Santangelo, J. Bolmont, S. J. Fegan, A. Djannati-Ataï, R. D. Parsons, V. Poireau, Dieter Horns, D. Jankowsky, Johannes Veh, M. Tluczykont, F. Schüssler, A. Schulz, S. Bonnefoy, H. Abdalla, M. A. Kastendieck, T. Chand, G. Vasileiadis, Constantin Steppa, E. de Oña Wilhelmi, Isak Delberth Davids, M. Mohamed, E. Leser, Włodek Kluźniak, Roberta Zanin, Y. A. Gallant, Clemens Hoischen, A. A. Zdziarski, Nu. Komin, Iryna Lypova, Gianluca Giavitto, Heinrich J. Völk, Yvonne Becherini, P. T. O'Brien, Ullrich Schwanke, M. Renaud, B. van Soelen, B. Condon, Riaan Steenkamp, B. Khélifi, G. Hermann, Regis Terrier, Rachel Simoni, Carlo Romoli, Christoph Deil, B. Rudak, D. Gottschall, Anne Lemiere, Justine Devin, Mohanraj Senniappan, A. Carosi, K. Egberts, Masanori Arakawa, Pascal Vincent, H. Odaka, Frank M. Rieger, R. Blackwell, E. Ruiz-Velasco, Thomas Bylund, S. Raab, I. Jung-Richardt, Tadayuki Takahashi, A. S. Seyffert, Atreyee Sinha, Kirsty Feijen, C. van Eldik, Victor Doroshenko, Markus Holler, G. Heinzelmann, Felix Jankowsky, D. Berge, M. Füßling, N. Maxted, R. J. Tuffs, Felix Aharonian, G. Martí-Devesa, H. Prokoph, Jim Hinton, Dmitry Khangulyan, Alison Mitchell, S. Eschbach, Thomas Lohse, H. Iwasaki, L. Tibaldo, J.-P. Tavernet, Kleopas Shiningayamwe, F. Voisin, Reinhard Schlickeiser, S. Colafrancesco, S. Chandra, M. Capasso, Michal Ostrowski, V. Sahakian, J.-P. Lenain, Dmitriy Kostunin, L. Dirson, R. J. White, R. Rauth, Gilles Maurin, Zorawar Wadiasingh, Stefan Funk, Alicja Wierzcholska, Domenico Tiziani, D. Malyshev, Monica Barnard, Thomas Tavernier, B. Peyaud, Maria Haupt, Hester Schutte, L. O'c. Drury, A.M. Taylor, Rafal Moderski, Andreas Specovius, Christo Venter, C. Trichard, P. J. Meintjes, A. Zech, David Sánchez, A. Ziegler, Léa Jouvin, Marion Spir-Jacob, D. Huber, C. Arcaro, Gavin Rowell, M. Bryan, D. Zaborov, C. Moore, Dorit Glawion, Tomasz Bulik, M. Katsuragawa, A. Jacholkowska, Andreas Quirrenbach, Michael Zacharias, Joachim Hahn, P.-O. Petrucci, Stefan Klepser, Łukasz Stawarz, Gilles Henri, Q. Piel, Christian Stegmann, Stefan Wagner, Yasunobu Uchiyama, L. Mohrmann, C. van Rensburg, T. Vuillaume, J. F. Glicenstein, A. Priyana Noel, Francois Brun, J. Bregeon, Celine Armand, Ruben Lopez-Coto, M. Lemoine-Goumard, Gilles Fontaine, A. Marcowith, Hambeleleni Ndiyavala, Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Théories (LUTH (UMR_8102)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE (UMR_7585)), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), H.E.S.S. Collaboration, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), API Other Research (FNWI), Faculty of Science, High Energy Astrophys. & Astropart. Phys (API, FNWI), 26598973 - Abdalla, Hassan, 30588766 - Arcaro, Cornelia, 28644743 - Backes, M., 20574266 - Barnard, Monica, 24420530 - Böttcher, Markus, 31125417 - Chandra, Sunil, 26403366 - Ndiyavala, Hambeleleni, 22799133 - Schutte, Hester M., 20126999 - Seyffert, Albertus Stefanus, 21106266 - Van Rensburg, Carlo, 12006653 - Venter, Christo, 26594080 - Wadiasingh, Zorawar, 29092086 - Zacharias, Michael, 30366755 - Chand, T.B., 34208968 - Zywucka-Hejzner, Natalia, 10060499 - Van der Walt, Diederick Johannes, 28644743 - Backes, Michael, 30366755 - Chand, Tej B., Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU), Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules), PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Camps magnètics ,Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena ,Synchrotron radiation ,FOS: Physical sciences ,Cosmic ray ,Astrophysics ,Vela ,gamma rays: stars ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Pulsar wind nebula ,outflows ,Relativistic particle ,Raigs gamma ,Pulsar ,0103 physical sciences ,ddc:530 ,winds, outflows [stars] ,010303 astronomy & astrophysics ,individual: PSR B0833-45 [pulsars] ,Astrophysics::Galaxy Astrophysics ,acceleration of particles ,Physics ,High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE) ,010308 nuclear & particles physics ,Computer Science::Information Retrieval ,Gamma rays ,Institut für Physik und Astronomie ,Astronomy and Astrophysics ,radiation mechanisms: non-thermal ,non-thermal [radiation mechanisms] ,stars [gamma rays] ,pulsars: individual: PSR B0833-45 ,Crab Nebula ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,stars: winds ,Magnetic fields ,ddc:520 ,Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena ,[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph] ,Heliosphere - Abstract
Pulsar Wind Nebulae (PWNe) represent the most prominent population of Galactic very-high-energy gamma-ray sources and are thought to be an efficient source of leptonic cosmic rays. Vela X is a nearby middle-aged PWN, which shows bright X-ray and TeV gamma-ray emission toward an elongated structure called the cocoon. Since TeV emission is likely inverse-Compton emission of electrons while X-ray emission is synchrotron radiation of the same electrons, we aim to derive the properties of the relativistic particles and of magnetic fields with minimal modelling. We use data from the Suzaku XIS to derive the spectra from three compact regions in Vela X covering distances from 0.3 pc to 4 pc from the pulsar along the cocoon. We obtain gamma-ray spectra of the same regions from H.E.S.S. observations and fit a radiative model to the multi-wavelength spectra. The TeV electron spectra and magnetic field strengths are consistent within the uncertainties for the three regions, with energy densities of the order $10^{-12}\rm\,erg\,cm^{-3}$. The data indicate the presence of a cutoff in the electron spectrum at energies of $\sim$100 TeV and a magnetic field strength of $\sim$$6\,\rm\mu G$. Constraints on the presence of turbulent magnetic fields are weak. The pressure of TeV electrons and magnetic fields in the cocoon is dynamically negligible, requiring the presence of another dominant pressure component. Sub-TeV electrons cannot account completely for the missing pressure, that may be provided either by relativistic ions or from mixing of the ejecta with the pulsar wind. The electron spectra are consistent with expectations from transport scenarios dominated either by advection via the reverse shock or by diffusion. Constraints on turbulent magnetic fields and the shape of the electron cutoff can be improved by spectral measurements in the energy range $\gtrsim 10\rm\,keV$. (abridged), Comment: Accepted for publication in A&A
- Published
- 2019
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