Caratteristiche tecniche degli esperimenti. CROSS CALIBRATION GLAST- MAGIC ● GLAST : telescopio spaziale. Rivela direttamente fotoni HE al di sopra dell'atmosfera.

Presentazione sul tema: "Caratteristiche tecniche degli esperimenti. CROSS CALIBRATION GLAST- MAGIC ● GLAST : telescopio spaziale. Rivela direttamente fotoni HE al di sopra dell'atmosfera."— Transcript della presentazione:

1 Caratteristiche tecniche degli esperimenti

2 CROSS CALIBRATION GLAST- MAGIC ● GLAST : telescopio spaziale. Rivela direttamente fotoni HE al di sopra dell'atmosfera terrestre. Energia e flusso dei ã sono calibrati sperimentalmente. ● MAGIC: Air Cherenkov Telescope (ACT), telescopio a terra. Rivela fotoni VHE attraverso luce Cherenkov proveniente da sciame elettromagnetico prodotto nell'atmosfera. Scala energetica e flusso dei ã hanno un'incertezza intrinseca. ---> CALIBRAZIONE ATTRAVERSO OSSERVAZIONE INCROCIATA CON GLAST.

3 CALIBRAZIONE INCROCIATA ATTRAVERSO AGN I Nuclei Galattici Attivi (AGN) si prestano perfettamete a questa procedura: ● abbondanza statistica nell'osservazione – GLAST ne osservera' a migliaia, MAGIC ne ha osservati qualche decina; ● ottimo target per MAGIC; ● esposizione – (AGN 3EG J1608+1055 : 4.3*10 10 cm 2 s --> 126 GeV); ● presenza di una 'feature' – lo spettro degli AGN presenta un cut-off esponenziale, dovuto all'interazione con i fotoni a bassa energia del fondo Metagalattico (ã VHE + ã LE --> e + + e - ) e regolato dal redshift in base alla relazione di Fazio-Stecker; tale caratteristica permette una calibrazione ottimale come vedremo in seguito (si evitano 'slittamenti' paralleli tra gli spettri da calibrare).

4 Procedure di calibrazione Per la CROSS-CALIBRATION abbiamo seguito i seguenti steps: ● RICERCA DI AGN OTTIMALI per la calibrazione. Presi in visione tutti i possibili candidati alla procedura, ne abbiamo selezionato alcuni in base alla loro posizione (devono essere visibili da MAGIC), al flusso ( misurato da MAGIC, atteso per GLAST) e al redshift (in maniera tale che abbiano un'energia di cut-off prossima al range di sovrapposizione dei rivelatori [100-200GeV]); ● SIMULAZIONE DELLO SPETTRO MISURATO DA GLAST; ● CREAZIONE DI UN ALGORITMO CAPACE DI CALCOLARE LA CALIBRAZIONE. Si e' sviluppato un programma in grado di calcolare la calibrazione attraverso uno scaling moltiplicativo su entrambi gli assi dello spettro (flusso specifico e scala energetica). Il risulato finale e' il calcolo di una coppia di fattori (ó E e ó f ) tali che: (dN/dE) GLAST = ó f *(dN/dE) MAGIC E GLAST = ó E *E MAGIC

5 Selezione di AGN per CROSS-CALIBRATION Una preliminare selezione di AGN in base alla loro visibilita' per MAGIC: ● 3EG J1222+2841 --> 1ES1218+304 EGRET cat. : RA=185.75 Dec=28.7 l=197.27 b=83.52 F=0.0011 m -2 s -1 z=0.1; ● 3EG J1255-0549 --> 3C 279 EGRET cat. : RA=193.98 Dec=-5.82 l=304.98 b=57.03 F=0.0074 m -2 s -1 z=0.54; ● 3EG J1605+1553 --> 4C+15.54 EGRET cat. : RA=241.3 Dec=-15.89 l=29.18 b=43.84 F=0.0012 m -2 s -1 z=0.36; ● 3EG J1608+1055 --> PG 1553+113 EGRET cat. : RA=242.12 Dec=-10.93 l=23.51 b=41.05 F=0.0025 m -2 s -1 z=1.23(?); ● 3EG J2158-3023 --> PKS 2155-304 EGRET cat. : RA=329.68 Dec=--30.4 l=17.458 b=52.23 F=0.0013 m -2 s -1 z=0.12;

6 J1255m0549

7 J1605p1553

8 J1608p1055

9 J2158m3023

10 J1222p2841+background (galactic & extragalacic)

11 Ulteriore selezione degli AGN Un'ulteriore selezione degli AGN e' avvenuta in base al redshift (-->energia di cut-off attesa), alle caratteristiche dello spettro nella regione visibile da entrambi i rivelatori (100 GeV-->200 GeV), e alla statistica sperimentale di MAGIC. La nostra attenzione si e' soffermata quindi su: ● 3EG J1222+2841 --> 1ES 1218+30.4 ● 3EG J1255-0549 --> 3C 279 ● 3EG J1608+1055 --> PG 1553+113 Di seguito e' riportato uno studio preliminare sullo spettro di tali AGN, supponendo che lo spettro che vedra' GLAST sia concorde a quello misurato da EGRET e cada vicino a quello visto da MAGIC. Questo primo approccio e' stato utile per un test dell'algoritmo di calibrazione.

12 J1222p2841(EGRET data/ GLAST simulation/ MAGIC data) EGRET data GLAST simulation MAGIC points (2005-2006 data) E CUT- OFF =500GeV z~0.1

13 J1255m0549 (EGRET data/ GLAST simulation/MAGIC data) EGRET data GLAST simulation E CUT- OFF =160GeV z=0.53 8

14 J1608p1055 (EGRET data/ GLAST simulation/MAGIC data) E CUT- OFF =200GeV z~0.42 (upper limit) EGRET data GLAST simulation MAGIC points (Jan 2005 data)

15 ALGORITMO DI CALIBRAZIONE Tralasciando momentaneamente l'analisi dell'AGN 3EG J1255-0549 (3C 279), di cui ancora non si conoscono i risultati sperimentali di MAGIC, si e' passati ad una preliminare calibrazione tra i dati di MAGIC e lo spettro simulato per GLAST – pensato, in questa fase, non affetto da icertezze sperimentali. Di seguito e' mostrata graficamente la metodologia di calibrazione usata nell'algoritmo. k h SCALA LOGARITMICA “scaling” additivo i punti traslano 'rigidamente' con le rispettive incertezze d 2 (h,k)= Ó i d i 2 somma di forme quadratiche linearmente indipendenti d 2 ---> ÷ 2 a (2n-2) gradi di liberta PUNTI MAGIC CURVA GLAST si trovano h min e k min ------> fattori che minimizzano la distanza quad. complessiva ---> si trovano i parametri di calibrazione ó E e ó f

16 CALIBRATION - J1222p2841 contours attorno ad h min e k min relativi al 68%, 90%, 95%, 99%.

17 CALIBRATION - J1608p1055 contours attorno ad h min e k min relativi al 68%, 90%, 95%, 99%.

18 AGN CALIBRATION – J1222p2841/J1608p1055 hmin 0.035 kmin -0.145833 - d2min 2.56367 1ó E ó E =1.09 +0.08 -0.05 ó f =0.71 +0.41 - 0.15 Di sguito e' riportato un grafico con i contours complessivi, calcolati sovrapponendo le calibrazioni ottenute dai due AGN singolarmente. PARAMETRI DI CALIBRAZION E

19 CALIBRATION - Crab Per migliorare la statistica si e' pensato di sovrapporre ai risultati ottenuti una nuova calibrazione derivante dal confronto degli spettri della CRAB (quello misurato per punti da MAGIC e quello simulato per GLAST). Tuttavia lo spettro di GLAST simula la pulsar, mentre i dati di MAGIC sono relativi alla nebula.

20 Calibrazione attraverso CRAB-nebula Il passo successivo e' stato simulare la risposta di GLAST, assumendo che riesca a discriminare sullle alte energie la nebula della CRAB. La simulazione e' stata effettuata pensando che lo spettro della sorgente sia quella vista da MAGIC. Quindi abbiamo ripetuto la procedura di calibrazione tra i punti di MAGIC e la curva di GLAST (con le relative incertezze) trovata attraveso il fit.

21 CALIBRAZIONE CON INCERTEZZE SULLO SPETTRO DI GLAST Dopo la fase preliminare, usata semplicemente per testare l'algoritmo, si e' passati ad una calibrazione piu' sensata, che tenesse conto delle incertezze sperimentali di GLAST. Sono stati simulati gli spettri dei due AGN per 2 mesi e poi 1 anno di osservazione. Quindi si e' ripetuta la procedura.

22 hmin 0.1875 kmin -0.6 - d2min 1.07894 hmin -0.0625 kmin -1.1 - d2min 0.0324136 hmin -0.09375 kmin -0.8 - d2min 0.31146 2 months1 year no uncertainties J1222p2841 – CALIBRATION with GLAST uncertainties ó E =0.81 +0.37 -0.10 ó f =0.16 +0.32 -0.05 ó E =1.54 +0.28 -0.14 ó f =0.25 +0.18 -0.06

23 hmin -0.4375 kmin 0.7 - d2min 0.00189058 2 months J1608p1055 – CALIBRATION with GLAST uncertainties hmin -0.3125 kmin 1.33333 - d2min 0.540797 no uncertainties ó E =0.49 +0.06 -0.01 ó f =21.54 +13.94 - 1.59 hmin -0.125 kmin 0.2 - d2min 0.00495361 1yea r ó f =1.58 +23.53 -1.43 ó E =0.75 +0.83 -0.3

24 2 months1 year AGN CALIBRATION with GLAST uncertainties– J1222p2841/J1608p1055 hmin 0.21875 kmin -1.7 - d2min 0.699733 hmin 0 kmin -1.3 - d2min 0.0417912 ó E =1 +1.34 -0.4 ó f =0.05 +0.51 -0.04 ó E =1.65 +0.59 -0.27 ó f =0.02 +0.04 -0.01

25 CALIBRATION with GLAST uncertainties: AGN (J1222p2841/J1608p1055) + CRAB nebula hmin -0.09375 kmin -0.1 - d2min 13.9222 1 year ó E =0.80 +0.24 -0.06 ó f =0.79 +0.86 -0.17

26 Ricerca di ulteriori AGN per la CROSS-CALIBRATION Nella ricerca di nuove sorgenti adatte alla nostra procedura, abbiamo provato a ripetere la calibrazione sfruttando un nuovo AGN, il cui spettro e' gia' noto a MAGIC: EG J2202+4217 --> BL LAC EGRET cat. : RA=330.6 Dec=42.29 l=92.56 b=-10.39 F=0.0011 m -2 s -1 z=0.07. Abbiamo svolto lo stesso iter precedente, quindi svolto una simualzione per l'acquisizione dati di GLAST, relativa ad un anno di osservazione.

27 J2202p4217 (EGRET data/ GLAST simulation/ MAGIC data) E CUT- OFF =200GeV z~0.42 (upper limit) EGRET data GLAST simulation MAGIC points (Aug-Dec 2005 data)

28 J2202p4217+background (galactic & extragalacic) 1 year Come si vede la sorgente, pur avendo un buon flusso, risulta completamente sommersa dai fondi soprattutto alle alteenergie. Questo perche' si trova in prossimita' del piano galattico. Risulta difficile effettuare un buon fit spettrale e ricavare un valore sensato dell'indice alle alte energie -fondamentale per la procedura di calibrazione- in quanto i fondi hanno uno spettro molto piu' duro della sorgente. A posteriori la BL LAC non sembra essere un buon target per i nostri scopi.