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

Authors :
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)
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)
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 627, pp.A100. ⟨10.1051/0004-6361/201935458⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 627, pp.A100. ⟨10.1051/0004-6361/201935458⟩, Astronomy & Astrophysics, 627:A100. EDP Sciences, Astronomy and astrophysics 627, A100 (2019). doi:10.1051/0004-6361/201935458, Dipòsit Digital de la UB, Universidad de Barcelona
Publication Year :
2019
Publisher :
EDP Sciences, 2019.

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)<br />Comment: Accepted for publication in A&A

Details

Language :
English
ISSN :
00046361 and 14320746
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 627, pp.A100. ⟨10.1051/0004-6361/201935458⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2019, 627, pp.A100. ⟨10.1051/0004-6361/201935458⟩, Astronomy & Astrophysics, 627:A100. EDP Sciences, Astronomy and astrophysics 627, A100 (2019). doi:10.1051/0004-6361/201935458, Dipòsit Digital de la UB, Universidad de Barcelona
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fd6cacb2895f0960b77d79aed4be42dc
Full Text :
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201935458⟩