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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.76.2015.tde-20072015-093902
Documento
Autor
Nome completo
Jéssica Arab Marcomini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Souza Filho, Luiz Vitor de (Presidente)
Chinellato, Carola Dobrigkeit
Rojas, Gustavo de Araujo
Título em português
Estudo da possibilidade de detecção da matéria escura com telescópios Cherenkov
Palavras-chave em português
Astronomia gama
CTA
Detecção indireta
Matéria escura
Resumo em português
A existência de matéria escura é sustentada pela observação de efeitos gravitacionais sobre a matéria comum. A partir desses efeitos, com medidas de curvas de rotação e lentes gravitacionais, é possível calcular a densidade de matéria escura necessária para causa-los. Para descrever o comportamento observado, foram criados alguns modelos teóricos, porém a natureza das partículas que constituem matéria escura continua desconhecida. Determinar propriedades como massa e seção de choque da possível partícula de matéria escura é fundamental para o entendimento da natureza de seus efeitos sobre matéria bariônica. No âmbito experimental, os Telescópios Cherenkov medem a radiação gama proveniente do cosmo com energia entre GeV TeV de forma que uma possível interação (como exemplo a aniquilação de partículas de matéria escura) poderia ter seu resultado final de raios gama detectado em um dos experimentos de observação indireta. Neste trabalho de mestrado analisamos os conceitos de matéria escura a partir de um modelo específico de partículas WIMPs, o neutralino. Estudamos galáxias anãs esferoidais como possíveis fontes do sinal de raios gama proveniente da aniquilação de neutralinos. Para o entendimento dos cálculos, reproduzimos os resultados de dois experimentos importantes para a área, pertencentes aos telescópios VERITAS e MAGIC, validando as implementações realizadas. Estudamos também galáxias anãs esferoidais observadas pelo experimento FERMI-LAT para as quais limites superiores de fluxo foram determinados. Fizemos uso dessas medidas e extrapolamos os espectros de energias para o intervalo a ser observado pelo CTA. Utilizando curvas de sensitividade realistas para uma possível configuração do CTA, determinamos a potencialidade de detectação de matéria escura pelo CTA de 18 fontes estudados pelo FERMI-LAT. A partir dos resultados obtidos com a simulação do Observatório, podemos concluir quais fontes proporcionam melhores avanços para as pesquisas envolvendo matéria escura com o modelo escolhido.
Título em inglês
Study of the possibility of dark matter detection with Cherenkov telescopes
Palavras-chave em inglês
CTA.
Dark matter
Gamma astronomy
Indirect detection
Resumo em inglês
The existence of dark matter is sustained by the observation of its gravitational efects on ordinary matter. By studying these efects, with rotation curves and gravitational lensing measurements, it is possible to calculate the dark matter density necessary to cause them. Theoretical models were created to describe the observed behavior, however the nature of the constituent particles is still unknown. Determining the particles' properties such as mass and cross section is fundamental for the understanding of the nature of its efects on baryonic matter. On the experimental scope, Cherenkov Telescopes measure the gamma radiation coming from the cosmo with an energy between GeV TeV making it possible for an interaction to have its final product detected in one of these experiments. In this dissertation, we present an analysis of dark matter concepts considering a specific model of WIMPs particles, represented by the neutralino. We studied dwarf spheroidal galaxies as possible gamma-ray flux sources originated from the neutralino annihilation. We reproduced the results on annihilation cross section of two important experiments for this particular field (VERITAS and MAGIC), validating the codes implemented. This was perfomed with the objective of understanding the calculus involved. We studied dwarf spheroidal galaxies observed by the FERMI-LAT experiment for which upper limits flux were determined. We used these measurements and extrapolated the energy spectrum to the one to be observed by CTA. With realistic sensitivity curves for a possible CTA configuration, we determined the potencial for a dark matter detection for 18 sources studied by FERMI-LAT. With the results obtained with the Observatory simulation, we were able to conclude which of these sources represent improvements for dark matter researches with the specific model described.
 
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Data de Publicação
2015-07-22
 
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