FERMI-LAT: lo strumento, i risultati e il ruolo della sezione. Fermi LAT - Riccardo Rando

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Nicolo Di Marco
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1 FERMI-LAT: lo strumento, i risultati e il ruolo della sezione 1

2 Fermi 2

3 LAT Tracciatore al silicio (TKR) Misura la direzione del fotone Anticoincidenza Segmentata (ACD) Rimuove il fondo di particelle cariche Riduce il self-veto alle alte energie γ HEP and astrophysics partnership USA: US Dept. Of Energy, SUSLAC, NASA GSFC, NRL Italy: INFN, ASI, Inst. CR Res (IFC) Japan: Univ. Tokyo, Univ. Hiroshima, Inst. Space Science, Inst. CR Res. (ICCR) France: CEA, CNES, IN2P3 Sweden: Royal Inst. Tech., Univ. Stockolm LAT: modulare, 4 x kg, 650 W GRID Spina dorsale e+ Elettronica e SW di volo Sistema di presa dati e- Calorimetro CsI (CAL) Misura l'energia dell'evento Misura il profilo dello sciame EM 3

4 In orbita Orbita circolare, 565 km altitude (96 min periodo), 25.6 gradi inclinazione Disattivato durante il transito nella SAA, comunque S/N~1/105 4

5 Rates di eventi 5

6 Al suolo Ricostruzione degli eventi, background rejection, definizione delle classi di eventi A bordo trigger & filter A terra arriva ancora S/N~1/10 Ricostruzione tracce candidate, vertici energia nel calorimetro, profilo e asse dello sciame depositi nell'acd A disposizione per ogni evento: 4 stime della direzione del candidato gamma incidente 3 stime dell'energia con 3 diversi algoritmi Analisi dell'evento: con metodi di data-mining sono creati algoritmi che assegnano la miglior direzione e la miglior energia tra quelle disponibili Per ogni grandezza si calcola una corrispondente probabilità (goodness) Background rejection, ancora con tecniche di DM una serie di tagli a mano su grandezze fisicamente rilevanti classificatori automatici addestrati sul MC evento per evento viene calcolata una probabilità (gammaticity) 6

7 Classi di eventi & analisi Impostando requisiti su tutti i parametri dell'analisi dell'evento si definisce una classe di eventi Di default ne sono fornite 3: transienti : massima accettanza, 1 bkg ogni 5 in una ROI con r=10 gradi sorgenti : per il catalogo, bkg confronabile con il flusso EGB stimato da EGRET (Sreekumar) diffuse : massimo S/N Le classi di eventi danno quindi una selezione da applicare ai dati grezzi Una specifica risposta del LAT che deve essere parametrizzata per consentire di analizzare i dati Per parametrizzare la risposta di usa una simulazione MC ad alta statistica di soli eventi gamma, vi si applicano i tagli che definiscono la classe e si costruisce la risposta dello strumento (IRF) Edisp PSF gam1 gam2 gam3 pruned dataset class specific cuts classspecific dataset makeirf IRFs vengono distribuite per l'analisi scientifica IRF set Science software 7

8 Analisi scientifica Con le IRFs è possibile calcolare flussi etc. Metodi di massima verosimiglianza La scelta del modello spetta a chi svolge l'analisi Binnata/non binnata Pacchetto ufficiale è mantenuto e distribuito A% P E dn/de Altri tools, e.g. per l'analisi dell'emissione diffusa, unfolding,... A% P E PL( ) E 8

9 i risultati 9

10 Cielo: 3 mesi - BSL Analisi wavelet nel regime Poisson (3 bande) per la loc., binned likelihood per la localizzazione [Δexposure ~ 30%] E>200 MeV, 3 mesi, 10 σ o più : 205 sorgenti (3EG: 271 sopra 5 σ) Taglio in significanza e non in flusso spopola il piano galattico 10

11 Sole & Luna 11

12 Pulsars 12

13 CTA1 Prima pulsar identificata col solo segnale gamma P ~ 317 ms Pdot ~ 3.6E-13 Characteristic age ~ 10,000 yrs Commissioning & 15 gg di dati 13

14 Vela Misto puntamenti & 1.5 mesi di survey 14

15 Non-GeV excess 5 mesi ( Dicembre 2008), 10 b 20 cioè entro pochi kpc dal Sole GaRDiAn fit (mappe: 5 bins per decade, 100 MeV - 10 GeV, p.s. dal catalogo dei 3 mesi) 15

16 Elettroni 16

17 GRBs >3000 in 100s 145 dopo i cuts 14 sopra 1 GeV 13 GeV max GRB080916C - z=4.35(15) Conteggi fino a T+1400s 17

18 Il ruolo della sezione 18

19 Data monitoring 19

20 Data monitoring 2 attività di Sky watch! 20

21 Analisi dell'evento & reiezione fondi La reiezione è il passo più delicato dell'analisi dell'evento Tagli a mano sottosistema per sottosistema, poi metodi automatici addestrati sul MC La versione corrente dell'analisi ( Pass6 ) implementa per il calorimetro i tagli sviluppati a Padova La futura versione ( Pass7 ) in fase di validazione, implementa i tagli per TKR e CAL sviluppati a Padova Tecnica: un mix di algoritmi automatici e intervento umano Due campioni MC per gamma e background Con tecniche di data mining vengono individuate le variabili, tra quelle che descrivono l'evento (~200) che hanno il maggior potere discriminante Vengono cresciuti diversi classificatori automatici, forzando un bias verso i gamma o verso il segnale (pesando in modo diverso) e imponendo una dimensione massima (3-4 condizioni max nel taglio) Si seleziona il migliore in base ai plot efficienza/energia e contaminazione/energia MC MC bkg var1 var7 var13 var45 Var45>0.7 Var7<-145 bkg Var13>0 γ γ Classificazione automatica 21

22 IRFs Dalla primavera 2008 le funzioni di risposta sono prodotte e testate a Padova I set MC sono prodotti sulle farm della collaborazione Test preliminari di validazione Produzione delle irfs Test delle irfs Misura delle sistematiche associate alla semplificazione del trattamento con irfs Produzione dei plot per le performances ufficiali e per il LAT-paper Rilasciate le prime irfs post-lancio, presentate a ICRC09 source 22

23 Diffuso Emissione diffusa Componente galattica: interazione CR con mezzo interstellare Componente isotropa: extragalattica+... Sorgenti non risolte... I raggi gamma sono l'unico metodo per studiare lo spettro dei CR a distanza Informazioni sul mezzo interstellare A Padova viene studiata l'emissione dalla galassia esterna Identificazione delle sorgenti che accelerano CR Limiti sui modelli di emissione (abbondanze di gas molecolare...) I risultati per 9 mesi presentati a ICRC09 Partecipazione alla realizzazione del modello galattico per il 1o anno 23

24 Isotropo Template isotropo: è una sorgente gamma che produce gli stessi conteggi isotropi osservati In realtà nella componente isotropa vi è anche il background strumentale, le sorgenti non risolte,... Serve come componente nei fit delle sorgenti Padova ha partecipato alla realizzazione del modello del fondo isotropo usato correntemente Il modello dell'isotropo viene rilasciato in contemporanea al rilascio di un modello aggiornato del galattico Dipende fortemente dalla risposta! 24

25 AGN / Pulsars AGN: Sky watch Monitoring della variabilità di >10 sorgenti brillanti Paragone tra le techiche di analisi (likelihood, unfolding...) Estensione al regime del TeV e analisi incrociata con ACT Pulsar: Analisi della Crab (pulsar+nebula) Studio in funzione della fase dello spettro di emissione Intercalibrazione con Magic (nebula&pulsar) 25

26 DM Dati da Pamela e Fermi mostrano una sorgente di elettroni di alta energia nella galassia Analisi pianificate a Pd: Discriminare tra le ipotesi pulsar e DM tramite le anisotropie Ricerca di un segnale gamma correlato dovuto all'up-scattering dei fotoni Ricerca di un segnale nello spettro delle anisotropie della componente diffusa extragalattica 26

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