Discovery of emission above 100 GeV from the crab pulsar with VERITAS

Pulsars are highly magnetised rotating neutron stars that emit regular,periodic pulses of radiation across a wide range of the electromagnetic spectrum. Originally only observed in radio waves, pulsars are now regularly seen to emit x-ray and gamma-ray radiation. Although they were discovered over forty years ago and the number of known pulsars now exceeds 2000, the processes that generate the observed emission from pulsars are still poorly understood.This work describes the detection of emission from the Crab Pulsar above 100 gigaelectronvolts (GeV), which is the highest radiation energy ever detected from a pulsar. Such an observation was not expected and presents a challenge to the most favoured pulsar emission models. This observation was made using the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS), an array of four 12-meter-diameter atmospheric Cherenkov telescopes located in southern Arizona.The detected pulsed excess has a statistical significance above 7 standard deviations and yields a derived pulsar flux that is less than 1% of the Crab Nebula flux between 140 and 880 GeV. This measurement is used to rule out an exponentially-shaped cut-off in the emission of the Crab Pulsar above ~6 GeV, which was previously the preferred spectral shape. Furthermore, this measurement is used to set a limit on the minimum altitude of the gamma-ray emission site to greater than 10 times the neutron star radius, representing the most constraining limit ever set. Finally, it is shown that the emission seen by VERITAS challenges the role played by curvature radiation in current models of pulsar emission.Les pulsars sont des étoiles à neutrons fortement magnétisées tournant sur ellesmmes, qui émettent réguliérement des impulsions de rayonnement périodiques à travers le spectre électromagnétique. Initialement observée seulement dans le spectre des ondes radio, les pulsars ont maintenant été détectés dans la gamme des rayonsX et gamma. Bien qu'ils aient été découverts il y a plus de quarante ans et que le nombre de pulsars connus dépassent 2000, les processus générant les émissions observées provenant des pulsars sont encore mal compris. Ce travail décrit la détection d'émission du Pulsar du Crabe au-delà de 100 gigaélectron-volt (GeV), ce qui est la radiation la plus énergétique jamais détectée provenant d'un pulsar. Une telle observation n'était pas attendue et présente un défi aux modéles d'émission de pulsar acceptés. Cette observation a été faite en utilisant un réseau de 4 télescopes atmosphriques Cherenkov de 12 métres de diamétre situé dans le sud de l'Arizona, appelé VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System). L'excédent de l'impulsion détecté a une signification statistique de plus de 7 écart-types et donne un flux calculé de moins de 1% du flux de la Nébuleuse du Crabe entre 140 et 880 GeV.Cette mesure est utilisée pour exclure une coupure en forme dexponentielle dans l'émission du Pulsar du Crabe au-dessus de 6 GeV, qui était auparavant la meilleure forme expliquant le spectre. De plus, cette mesure est utilisée pour fixer une limite sur l'altitude minimale du site d'émission des rayons gamma de 10 fois le rayon de l'étoile à neutron, représentant la limite la plus contraignante jamais établie. Finalement, ce travail montre aussi que l'émission observée par VERITAS questionne le rôle du rayonnement de courbure des modéles courants d'émissions de pulsar