Comparaisons Morphologiques

Etude de la PSF

La nouvelle version de X_eff consiste notamment en l’ajout de ∆θ dans la combinaison de variables. Prendre en compte la diff´erence dans les directions reconstruites des trois m´ethodes d’analyse permet, en plus d’´eliminer plus efficacement les ´ev`ements de fond, de rejeter certains ´ev`enements γ mal reconstruits. Une am´elioration de la fonction d’´etalement de source ponc-tuelle (Point Spread Function - PSF par la suite) de l’analyse a ´et´e observ´ee. Une meilleure performance des analyses morphologiques des sources est donc attendue.

Pour quantifier cette am´elioration, une ´etude portant sur 13 AGNs a ´et´e r´ealis´ee. Les AGNs, ´etant donn´e leur distance, sont les sources (parmi toutes celles ´etudi´ees dans H.E.S.S.) pr´esentant une extension suffisamment faible pour ˆetre consid´er´ee comme ponctuelle. Le choix des AGNs a ´et´e fait en s’inspirant d’une ´etude pr´ec´edente r´ealis´ee au sein de la collaboration pour ´etudier la morphologie des sources analys´ees par Model++. Les r´esultats de cette ´etude serviront de point de comparaison `a l’´etude de la PSF de Xeff. Les sources ont ´et´e ´etudi´ees avec des conditions d’observation diff´erentes.

Pour ´etudier la PSF de Xeff, les AGNs ont ´et´e ´etudi´es avec le jeu de coupures d´ecrit en section 5.2.6. La distribution spatiale des ´ev`enements simul´es, correspondant aux conditions

Table 5.4 – Comparaison des r´esultats de X_eff et Model++ pour deux sources, avec diff´erents niveaux de luminosit´e, observ´ees avec un grand d´ecalage de point´e. Nγ : Nombre de rayons γ ; Nσ : Significativit´e du signal ; Γ : Indice spectral reconstruit ; Φ(1 TeV) : Normalisation spectrale `a 1 TeV.

Source Analyse η Nγ Nσ Γ Φ(1TeV).10-12

D´ecalage cm-2 .s-1 .TeV-1 Model ++ - 544 51.9 2.83 ± 0.07 40 ± 2 Crab Xeff 0.1 786 63.4 2.81 ± 0.07 51 ± 3 ∼2◦ Xeff 0.2 746 62.6 2.82 ± 0.07 51 ± 3 Xeff 0.4 686 61.1 2.81 ± 0.07 51 ± 3 Xeff 0.7 561 56.4 2.67 ± 0.09 45 ± 3 Model ++ - 303 8.8 3.2 ± 0.3 0.22 ± 0.04 1ES Xeff 0.1 288 7.3 3.0 ± 0.3 0.21 ± 0.04 1312-423 Xeff 0.2 297 8.0 3.0 ± 0.3 0.22 ± 0.04 Xeff 0.4 281 8.4 2.7 ± 0.2 0.25 ± 0.03 ∼2◦ Xeff 0.7 249 8.8 2.8 ± 0.2 0.25 ± 0.03 Pub - - - 2.85 ± 0.47 0.19 ± 0.58

d’observation, est calcul´ee. Les rayons R68 et R99, correspondant `a 68% et 99% du flux int´egr´e de la source (`a partir du centre de la r´egion ON), sont extraits de cette distribution spatiale. La figure 5.11 pr´esente les r´esultats des R68 et R99 des 13 AGNs ´etudi´es. Les noms des sources sont indiqu´es sur la figure. Un gain constant de ∼5% et ∼10% pour R68 et R99 respectivement sont obtenus grˆace `a l’analyse Xeff compar´e aux r´esultats de Model++.

Etude de la d´econvolution de sources ponctuelles

Une ´etude pr´ec´edente dans la collaboration H.E.S.S. a montr´e que les simulations analys´ees par les chaˆınes de reconstruction introduites dans Xeff, en particulier Model++, ne reproduisent pas correctement la morphologie de sources ponctuelles. Ainsi une extension syst´ematique ap-paraˆıt lors de l’´etude de sources suppos´ees ponctuelles. Une note interne `a la collaboration, d´etaille ces r´esultats1. La cause de cet effet syst´ematique est probablement un d´esaccord entre la PSF obtenue par simulation et celle r´eelle obtenue dans les observations. L’am´elioration de la PSF obtenue par Xeff, visible par la r´eduction significative et syst´ematique des R68 et R99 de sources ponctuelles, a un impact attendu sur l’extraction des morphologies des objets.

L’´etude pr´ec´edente a ´et´e reproduite avec l’analyse X_eff. Pour cela la mˆeme liste de sources ponctuelles a ´et´e choisie (source extragalactique), avec la mˆeme liste d’observations pour ´eviter tout changement de PSF dˆu `a des conditions d’observations diff´erentes. Une analyse spectrale a ensuite ´et´e r´ealis´ee puis une PSF a ´et´e simul´ee pour chaque source. Pour mesurer

l’exten-1. https://hess-confluence.desy.de/confluence/display/HESS/HESS+PSF+and+Morphology+-+

M87 1ES0229+2001ES0414+0091ES1_101-2 32 1ES2322-40.9J101015.9-312PG 1₅₅₃₊ 113 PKS 0301-243PKS 0447-439PKS 0548-322PKS 1510-089PKS 1514-241RGB J0152+017 Xeff / Model++ 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1.05 R68 R99

Figure 5.11 – Ratio (Xeff/Model++) des rayons R68 et R99 pour un jeu de 13 AGNs. Les points et triangles repr´esente les rayons de confinement `a 68% et 99% respectivement.

sion spatiale des sources, un mod`ele morphologique de gaussienne `a deux dimensions a ´et´e utilis´e, convolu´e `a la PSF, puis ajust´e sur les donn´ees. La valeur de l’extension gaussienne de chaque source est report´ee en rouge sur la figure 5.12. Les barres d’erreurs correspondent aux incertitudes statistiques. Les r´esultats obtenus avec Model++ sont ajout´es en bleu pour comparaison. Un ajustement d’une constante sur les deux analyses est r´ealis´e pour en d´eduire une valeur moyenne. On trouve une extension gaussienne pour X_eff de 0.019 ± 0.001◦ et de 0.022 ± 0.001◦

pour Model++. Une r´eduction syst´ematique de ∼14% d’extension gaussienne de source ponctuelle est donc observ´ee avec la nouvelle version de Xeff.

L’ajout des ∆θ dans le calcul de l’estimateur de discrimination permet d’am´eliorer sensible-ment les r´esultats morphologiques bien que la direction reconstruite des ´ev`enesensible-ments soit bas´ee sur Model++.

Etude de la position reconstruite de sources ponctuelles

Dans H.E.S.S., les performances de reconstruction spatiale des ´ev`enements d´ependent des performances de l’analyse utilis´ee, ainsi que des consid´erations mat´erielles telles que la pr´ecision de point´e des t´elescopes. Xeffam´eliore sensiblement la PSF de l’instrument et permet ainsi d’ob-tenir une extension r´esiduelle de sources ponctuelles plus faible. La figure 5.13 compare la po-sition (en rouge) de la gaussienne ajust´ee (voir la sous-section pr´ec´edente pour plus de d´etails) avec la position des sources extragalactiques mesur´ee en onde radio (Simbad). Les r´esultats obtenus avec Model++ sont aussi indiqu´es. La pr´ecision des analyses est ´equivalente, et une er-reur syst´ematique de 0.005◦

± 0.001◦

est observ´ee. Cette erreur est domin´ee par les incertitudes syst´ematiques de pr´ecision de point´e. Une erreur syst´ematique de 20′′.0 = 0.005◦ est habituel-lement estim´ee pour la pr´ecision de point´e des t´elescopes. La position reconstruite des sources

M87 1ES0229+2001ES0414+0091ES1101-2^1ES2322-40.9₃₂ ^{J101015.9-312PG 1}553+^{PKS 0301-243}₁₁₃ ^{PKS 0447-439PKS 0548-322PKS 1510-089PKS 1514-241RGB J0152+017}

Gaussian Extension (deg)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

Model++

XEff

Figure 5.12 – Extensions gaussiennes ajsut´ees sur les mˆemes sources que la figure 5.11. Mo-del++ et Xeff sont montr´es en bleu et rouge respectivement. Une constante est ajust´ee sur les points pour estimer la valeur de l’extension syst´ematique pour les deux analyses. Les lignes repr´esentent le meilleur ajustement et les erreurs `a 1 σ sont indiqu´ees.

par Xeff est donc comme pour les autres analyses domin´ee par les erreurs syst´ematiques. Mais la meilleure PSF de l’analyse ainsi que le meilleur accord entre la PSF simul´ee et celle obtenue dans les observations, permet des analyses morphologiques plus pr´ecises. Ainsi la distinction entre deux ´emetteurs de rayons γ proches spatialement sera plus ais´ee et ainsi l’extraction du signal de chaque source sera possible. De mˆeme, l’extraction du signal d’une source enfouie dans une ´emission diffuse sera simplifi´ee par la PSF plus «piqu´ee» de X_eff.