Gamma-ray astronomy

Abstract:

We present pulse width measurements for a sample of radio pulsars observed with the MeerKAT telescope as part of the Thousand-Pulsar-Array (TPA) programme in the MeerTime project. For a centre frequency of 1284 MHz, we obtain 762 $W_{10}$ measurements across the total bandwidth of 775 MHz, where $W_{10}$ is the width at the 10% level of the pulse peak. We also measure about 400 $W_{10}$ values in each of the four or eight frequency sub-bands. Assuming, the width is a function of the rotation period P, this relationship can be described with a power law with power law index $\mu=-0.29\pm 0.03$. However, using orthogonal distance regression, we determine a steeper power law with $\mu=-0.63\pm 0.06$. A density plot of the period-width data reveals such a fit to align well with the contours of highest density. Building on a previous population synthesis model, we obtain population-based estimates of the obliquity of the magnetic axis with respect to the rotation axis for our pulsars. Investigating the width changes over frequency, we unambiguously identify a group of pulsars that have width broadening at higher frequencies. The measured width changes show a monotonic behaviour with frequency for the whole TPA pulsar population, whether the pulses are becoming narrower or broader with increasing frequency. We exclude a sensitivity bias, scattering and noticeable differences in the pulse component numbers as explanations for these width changes, and attempt an explanation using a qualitative model of five contributing Gaussian pulse components with flux density spectra that depend on their rotational phase.

Abstract:

Der universitäre Beitrag zum Aufbau der Large Size Telescopes (LSTs) als Bestandteil des Cherenkov Telescope Arrays wird im Verbund mit den beteiligten Max-Planck Instituten und DESY-Zeuthen im Rahmen der internationalen Kooperation geleistet. Die Förderung im Rahmen von ErUM zum Thema Universum ermöglicht den universitären Partnern somit den Zugang zu Großgeräten der Astroteilchenphysik. In dem hier geförderten Teilprojekt an der Universität Hamburg wird der Aufbau und Optimierung von Komponenten und Methoden für die ersten vier LSTs am Standort La Palma gefördert. Mit den bereitgestellten Förderungsmitteln konnten nach der Unterbrechung der Förderung zwischen 2017 und 2020 die Arbeiten zur Kalibration der Instrumente wieder aufgenommen und intensiviert werden. Neben der Projektleitung hat Dr. Martin Tluczykont und Ali Baktash (Promotion) mit Unterstützung von studentischen Hilfskräften den wissenschaftlichen Teil der Arbeiten ausgeführt. Weiterhin haben Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen der mechanischen Werkstatt die Anfertigung von Aktuatoren für die Spiegelhalterung übernommen. Der Schwerpunkt der Arbeiten lagen in der Entwicklung von einer Methode, um anhand von zwei CCD-Kameras die Ausrichtung der optischen Achsen des Cherenkovteleskops und die relative Position der Cherenkovkamera in Himmelskoordinaten zu kontrollieren. Ein weiterer wissenschaftlicher Beitrag ist das EASpy-Paket, mit dem sich Luftschauer auch bei sehr großen Zenitwinkeln verlässlich und schnell simulieren lassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Simulationsprogrammen können so Beobachtungen bei großen Zenitwinkeln mit verschiedenen Konfigurationen der Teleskope simuliert und die resultierende Empfindlichkeit absgechätzt und optimiert werden. Weiterhin ist es auch möglich, den Beitrag von Fluoreszenzlicht zu berechnen. Diese Option ist mit den bisherigen Werkzeugen nicht möglich. Weiterhin können die Leistungsfähigkeit von verschiedenen Teleskopen und Konfigurationen direkt miteinander verglichen werden (Gesichtsfeld, Granularität der Kamera, Größe des Spiegels, Anordnung von mehreren Teleskopen). Die Simulationen konnten direkt mit Beobachtungen mit dem sehr großen H.E.S.S.-Teleskop in Namibia verglichen werden. Die Optimierung der Kalibrationsmethoden für die Ausrichtung der Teleskope ist wegweisend für die Anordnung der CCD-Kameras der weiteren LSTs. Datei-Upload durch TI