8.4 Application de la méthode : production de cartes sur le ciel
8.4.2 Application au champ de vue du blazar PKS 2155-304
-1 s -2 cm -9 I(>200 GeV) [ 10 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
F. 8.11 – Courbe de lumière en flux intégré au-delà de 200 GeV obtenue par H.E.S.S. en
direction du blazar PKS 2155-304, pendant le sursaut d’activité de juillet 2006. Cette figure est tirée de Aharonian et collab. (2007a).
– on impose que le nombre d’événements de fond NOFF, déterminé par la méthode de
l’an-neau complet (voir section 6.2) soit supérieur à NOFFmin et que le produit αNOFFsoit supérieur
à (αNOFF)minpour s’assurer que suffisamment d’événements ont été détectés pour estimer
l’acceptance à cette position,
– l’acceptance moyenne par run est calculée pour les événements sélectionnés, et les
évé-nements dont le run possède une acceptance moyenne inférieure à une fraction ρAcc du
maximum des acceptances moyennes sont rejetés.
Le tableau 8.1 résume les différentes valeurs choisies pour ces paramètres.
Si la correction de l’acceptance et l’algorithme qui effectue le test sont corrects, la distribu-tion des valeurs de significativité sur l’ensemble de la carte doit être une gaussienne de valeur moyenne nulle et d’écart-type égal à 1 pour un signal purement Poissonnien.
8.4.2 Application au champ de vue du blazar PKS 2155-304
Le blazar PKS 2155-304 est un noyaux actif de galaxie, très brillant au TeV et pouvant exhiber des sursauts d’activité importants sur des échelles de temps très courtes. On parle alors d’état haut lorsque la source présente un sursaut et d’état bas lorsque la source apparaît stable. Un tel sursaut d’activité a été observé par H.E.S.S. en juillet 2006 au cours duquel le flux mesuré a atteint près de 50 fois le flux observé dans l’état le plus bas (Aharonian et collab., 2007a). Par ailleurs, la source a présenté des temps caractéristiques de changement de régimes de l’ordre de la minute. La figure 8.11 montre la courbe de lumière obtenue par H.E.S.S. lors de cet événement. Ces caractéristiques en font un objet particulièrement intéressant pour appliquer et tester la méthode de détection de variabilité présentée dans ce chapitre.
F. 8.12 – Carte de significativité, calculée par la méthode de Li et Ma (1983), en direction de
PKS 2155-304 avec le lot de données recueillies en 2007.
8.4.2.1 Données de 2007
Nous avons tout d’abord appliqué le exp-test aux données prises durant l’année 2007. Pen-dant cette période, la source se trouvait dans un état stable et n’a pas montré de variabilité particulière.
Le lot de données est constitué de 40 runs d’observation passant les critères de qualité décrits dans la section 6.1.2. Il a été analysé avec la configuration Standard de l’analyse Model++. L’excès de photons γ en direction de la source est de 2208.9 pour une significativité obtenue par la méthode de Li et Ma (1983) de 66, 6. La carte de significativité, centrée sur PKS 2155-304, obtenue par cette méthode est présentée sur la figure 8.12.
Sur l’ensemble de la région observée, 93649 candidats γ ont été détectés. Ce sont ces évé-nements qui sont utilisés pour appliquer le exp-test.
La carte de la région, obtenue par la méthode décrite dans ce chapitre, ainsi que la dis-tribution des valeurs de significativité sur l’ensemble de la carte sont présentées sur la figure 8.13. La carte est homogène, sans gradients apparents, mais elle semble toutefois présenter une
concentration de valeurs de significativité élevées (∼ 4) en direction de PKS 2155-304.
La distribution en significativité possède une valeur moyenne de −0, 20 ± 0, 02 pour une
largeur de 0.997± 0, 016. La largeur de la distribution est conforme aux attentes pour un signal
purement Poissonnien. En ce qui concerne la valeur moyenne, elle semble indiquer un biais vers les valeurs négatives, qui reste raisonnable et ne remet pas en cause l’ensemble de la méthode.
L’indication de comportement anormal en direction de la source apparaît clairement dans le taux d’événement en fonction du temps corrigé de l’acceptance (voir figure 8.14). Afin de quan-tifier cet effet, nous avons appliqué le test en fenêtres glissantes décrit précédemment. La taille de la fenêtre a été fixée à 200 événements. La significativité maximale obtenue sur l’ensemble des fenêtres est alors de 15, 68 écarts standards, soit 15, 29 après correction du nombre d’essais
pré-F. 8.13 – À gauche : Carte de significativité du exp-test en direction de PKS 2155-304, pour
le lot de données de 2007. À droite : distribution des valeurs de significativité sur l’ensemble de la carte. Les résultats de l’ajustement par une gaussienne (courbe noire) sont indiqués dans l’encart. τ 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 τ dN/d 0.5 1 1.5 2 2.5 3
F. 8.14 – Taux d’événements en fonction du temps corrigé de l’acceptance en direction de
PKS 2155-304 pour les données obtenues en 2007. L’histogramme vert représente l’acceptance normalisée au taux d’événements moyen en fonction du temps corrigé de l’acceptance.
sente l’évolution de la significativité en fonction du numéro de la fenêtre tandis que la figure 8.16 présente la distribution des valeurs maximales de significativité, obtenues par le test en fenêtres glissantes, pour des simulations sous l’hypothèse de signal Poissonnien et comportant le même nombre d’événements qu’à la position étudiée. C’est l’ajustement de cette distribu-tion qui permet de déterminer le nombre d’essais. Dans le cas présenté ici, ce nombre tiré de l’ajustement vaut 215, 985.
F. 8.15 – Significativité du exp-test en fonction du numéro de la fenêtre, pour une fenêtre de
200 événements en direction de PKS 2155-304 (données de 2007).
F. 8.16 – Distribution des valeurs maximales des significativités obtenues par le test en
fe-nêtres glissante sur 1000 simulations d’échantillons contenant le même nombre d’événements que la position étudiée et dont les temps d’arrivée sont Poissonniens. L’ajustement de cette distribution permet d’obtenir le nombre d’essais indépendants (voir texte).
8.4.2.2 Sursaut de juillet 2006
Le test a également été appliqué aux données recueillies pendant le sursaut observé en juillet 2006. Le lot de données est constitué de 18 runs d’observation, passant les critères de qualité,
correspondant à∼ 8 heures d’observation étalées sur deux nuits. L’excès obtenu avec la
confi-guration Standard de l’analyse Model++ est de 28191.2 photons γ en provenance de la source. Cela correspond à une significativité de 364.3 écarts standards. PKS 2155-304 a ainsi émis pendant cet événement exceptionnel près de un γ par seconde.
Le exp-test appliqué à ce lot de données détecte un écart à un comportement purement Poissonnien des temps d’arrivée des événements avec une significativité de 44, 7. La carte de si-gnificativité obtenue par ce test ainsi que la distribution des valeurs de sisi-gnificativité, construite
pour des positions sur la carte distantes d’au moins 0, 25◦de PKS 2155-304 (soit en dehors de
la région source) sont présentées sur la figure 8.17. La distribution des valeurs de significativité
F. 8.17 – En haut : Carte de significativité du exp-test en direction de PKS 2155-304, pour le
lot de données prises pendant le sursaut de juillet 2006 (à gauche) et la même carte saturée à
5σ (à droite). En bas : distribution des valeurs de significativité en dehors de la région source.
Les résultats de l’ajustement par une gaussienne (courbe noire) sont indiqués dans l’encart.
Là encore, la valeur moyenne est légèrement décalée vers les valeurs négatives mais la largeur de la distribution est correcte.
Le taux d’événements en fonction du temps corrigé de l’acceptance est présenté sur la figure
8.18. Les structures observées pour les temps (corrigés) inférieurs à∼ 5000 sont très similaires
à celles obtenues par le calcul des courbes de lumière intégrées au-delà de 200 GeV pour les temps (réels) correspondants (voir figure 8.11).