Cosmic rays are highly energetic charged nuclei that propagate through intergalactic space being the most energetic particles ever detected on Earth. Even though they have been exhaustively studied since their discovery more than 100 years ago, there are still many open questions in the field regarding the sources and mechanisms of creation and acceleration, chemical composition, energy spectrum, and arrival directions distribution, among others, which are the goal of current research. The main objective of this work is to explore astrophysical scenarios of origin and propagation consistent with the energy spectrum and depth of shower maximum (Xmax ) data collected by the Pierre Auger Observatory in the region of ultra-high energies (E > 10^17.5 eV) over a period of more than 15 years of observations. The astrophysical models were constructed using the Monte Carlo code CRPropa to simulate the cosmic ray extragalactic propagation. Special attention is given to the processes involving energy losses resulting from the particles interaction with the cosmic radiation fields as well as to the influence of the cosmic magnetic fields over the particles trajectories in their journey from the points of injection at the sources to the detection at Earth. We quantified the role of Xmax in breaking degeneracies in the parameter space of the astrophysical models used. We also extended previous analyses in the literature combining cosmic-ray energy spectrum and Xmax data, performed in the absence of magnetic fields, to the case where extragalactic magnetic deflections are present.

Os raios cósmicos são núcleos carregados altamente energéticos que se propagam pelo espaço intergaláctico sendo as partculas mais energéticas já detectadas na Terra. Mesmo tendo sido exaustivamente estudados desde sua descoberta há mais de 100 anos, ainda existem muitas questões em aberto com respeito às fontes e mecanismos de criação e aceleração, composição qumica, espectro de energia, distribuição de direções de chegada, entre outras, que são o objetivo da pesquisa atual. O principal objetivo deste trabalho é explorar cenários astrofsicos de origem e propagação consistentes com os dados do espectro de energia e da profundidade atmosférica de máximo desen- volvimento de chuveiros (X max ) coletados pelo Observatório Pierre Auger na região de ultra-altas energias (E > 10^17.5 eV) ao longo de um perodo de mais de 15 anos de observações. Os mod- elos astrofsicos foram construdos utilizando o código de Monte Carlo CRPropa para simular a propagação extragaláctica dos raios cósmicos. Especial atenção é dada aos processos que envolvem perdas de energia resultantes da interação das partculas com os campos de radiação cósmica, bem como à influência dos campos magnéticos cósmicos sobre as trajetórias das partculas em sua jornada desde os pontos de injeção nas fontes até a detecção na Terra. Quantificamos o papel do Xmax na quebra de degenerescências no espaço de parâmetros dos modelos astrofsicos usados. Também estendemos análises anteriores da literatura combinando dados de espectro de energia e Xmax , realizados naa ausência de campos magnéticos, para o caso em que deflecções magnéticas estão presentes.