High Energy Gamma-ray Emission from Compact Binaries
Emission gamma de haute énergie des binaires compactes
The most energetic photons in the universe are produced by poorly known processes, typically in the vicinity of neutron stars or black holes. The past couple of years have seen an increase in the number of known sources of very high energy gamma-ray radiation from a handful to close to a 100, thanks to the European collaborations HESS and MAGIC. These collaborations operate ground-based Cherenkov telescopes that look at the sky at energies greater than 100 GeV. The launch of the Fermi Gamma-ray Space telescope in 2008 provides further observational opportunities in high energy gamma-ray astronomy. Fermi looks every few hours at the whole sky at energies greater than 100 MeV and has already found more than one thousand sources.
Many of the very high energy gamma-ray sources are pulsar wind nebulae, supernova remnants or active galactic nuclei. HESS and MAGIC have also discovered gamma-ray emission from binary systems, finding that some emit most of their radiation at these extreme energies. Fermi has also found evidence that relativistic ejections are accompanied by flares of gamma-rays. The physics of gamma-ray emitting binary systems is related to that in pulsar wind nebulae or in active galactic nuclei. High energy gamma-ray emission is the result of non-thermal, out-of-equilibrium processes. Binary systems offer a novel, constrained environment to study how particles are accelerated and how non-thermal emission is related to the formation of relativistic outflows.
Les photons les plus énergétiques de l’Univers sont créés par des processus physiques encore mal compris, généralement dans l’environnement d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir. Le nombre de sources de rayonnement gamma de très haute énergie a augmenté considérablement au cours des dernières années, passant de moins d’une dizaine à plus de 70 grâce aux observations de HESS et MAGIC. Ces collaborations européennes exploitent des télescopes Cherenkov qui regardent le ciel aux énergies supérieures à 100 GeV. Depuis mi-2008, le satellite Fermi permet d’observer tous les jours l’ensemble du ciel aux énergies supérieures à 100 MeV, enrichissant ainsi notre connaissance de ces nouvelles sources gamma. Fermi a déjà découvert plus d’un millier de nouvelles sources.
La plupart des sources gamma de très haute énergie sont des nébuleuses de pulsars, des restes de supernova ou des noyaux actifs de galaxie. HESS et MAGIC ont aussi découvert que certaines étoiles binaires émettent l’essentiel de leur rayonnement en gamma de haute énergie. Fermi a observé que les éjections relativistes d’un microquasar sont associées à des bouffées de rayonnement gamma. La physique en jeu est semblable à celle des nébuleuses de pulsar et des noyaux actifs de galaxie. L’émission gamma de haute énergie est le résultat de processus hors équilibre et non thermique. On cherche à comprendre comment certaines particules atteignent des énergies aussi extrêmes et comment l’émission non-thermique est reliée à la formation de flots relativistes.
I acknowledge support from a European Research Council starting grant
Je bénéficie d’un soutien du Conseil Européen de la Recherche.
