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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2022.tde-30082022-085624
Document
Author
Full name
Guilherme Nishina Fortes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Viana, Aion da Escossia Melo (President)
Santos, Edivaldo Moura
Vecchi, Manuela
Title in English
Sensitivity of present and future gamma-ray telescopes to dark matter self-annihilation signals in the Galactic Center
Keywords in English
ϒ-ray
Cherenkov
Dark matter
Galactic center
Sensitivity curves
Abstract in English
Current estimates set the majority of the composition of the matter content of the Universe as gravitationally and weakly interacting as well as non-baryonic. This Dark Matter is expected to form halos around galaxies and have played an important role in their development and structure. Despite such importance, this source of gravitational anomalies has not been observed and research is ongoing. The annihilation of Dark Matter yields photons, used in indirect detection methods and commonly employ ϒ-rays due to their properties and are a robust choice for a long distance messenger. We adopt an Einasto density profile and calculate the J-factors, ϒ ray flux and plot sensitivity curves for current (such as the H.E.S.S) and planned (such as CTA) Cherenkov observatories, comparing their performances on observing the Milky Way center, a proposed locus of great Dark Matter concentration so as to verify their effectiveness. The curves were obtained utilising an ON-OFF statistical likelihood technique with a Poisson distribution. The prospects for next generation instruments are to improve current limits by at least an order of magnitude.
Title in Portuguese
Sensibilidade de telescópios de raios gama atuais e futuros à sinais de auto-aniquilação de Matéria Escura no Centro Galáctico.
Keywords in Portuguese
Centro galático
Cherenkov
Curvas de sensibilidade
Matéria escura
Raio ϒ
Abstract in Portuguese
Estimativas atuais fixam a composição majoritária do conteúdo do Universo como uma partícula que interage apenas gravitacionalmente e fracamente e é não-barionica. Esta Matéria Escura é esperada formar halos no entorno de galáxias e ter um papel importante em seu desenvolvimento e estrutura. Apesar de tal importância, essa fonte de anomalias gravitacionais não foi observada e pesquisas estão em andamento. A aniquilação de Matéria Escura produz fótons, usados em métodos de detecção indiretos que comumente empregam raios ϒ , pois são uma escolha de mensageiro de longa distância robusto dada suas propriedades. Nós adotamos um perfil de densidade Einasto e calculamos os J-factors e os fluxos de raios ϒ e graficamos as curvas de sensibilidade para telescópios de Cherenkov atuais (H.E.S.S) e futuros (CTA), comparando suas capacidades de observar o centro da Via Láctea, um proposto local rico em Matéria Escura, a fim de verificar seus desempenhos. As curvas foram obtidas utilizando o método de ON-OFF combinado a uma análise estatística de verossimilhança sobre uma distribuição de Poisson. Os prospectos para a próxima geração de telescópios de Cherenkov são de melhorias nos limites em cerca de uma ordem de magnitude.
 
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Publishing Date
2022-09-15
 
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