MAGIC observations with bright Moon and their application to measuring the VHE gamma-ray spectral cut-off of the PeVatron candidate Cassiopeia A

Resumen

Los rayos cósmicos son núcleos atómicos que constantemente bombardean la Tierra. Está largamente aceptado que estos núcleos con energías de hasta ~3 PeV son de origen Galáctico. Pero aún no se sabe dónde en la Galaxia ni cómo son acelerados. Durante muchos años la hipótesis más popular ha sido que son acelerados en remanentes de supernova. En esta tesis presento los detalles de una serie de observaciones de la joven remanente de supernova Cassiopeia A, uno de los candidatos más prometedores a ser un Pevatrón, un sistema capaz de acelerar rayos cósmicos hasta energías de PeV. Las observaciones fueron realizadas con los telescopios MAGIC, que observan rayos gamma de muy alta energía (VHE, E > 50 GeV), entre Diciembre de 2014 y Octubre de 2016, adquiriendo 191 horas de datos buena calidad. Acumular una gran cantidad de horas de observación era indispensable para obtener una medida precisa del espectro y fue posible gracias a la posibilidad de extender el tiempo activo de MAGIC operando los telescopios bajo una luminosidad lunar intensa. Trabajé en la optimización de las observaciones con Luna en MAGIC, tanto en el momento de operar los telescopios como en la etapa del análisis de los datos. Abordo los detalles de este desarrollo y evaluó su rendimiento. Con más del 70 % de las horas obtenidas con la Luna presente en el cielo, he podido obtener el espectro más preciso hasta ahora de Cassiopeia A en VHE. Por primera vez se encuentra evidencia de un corte a E = 3,5 (+1,6\—1,0) stat (+0,8\−0,9) sys TeV en el espectro. El modelado de dicho espectro sugiere que la mayoría de los rayos gamma emitidos pueden ser atribuidos a una población de protones de muy alta energía con un índice espectral de ~2.2 y un corte a ~10 TeV. Esto implica que, asumiendo que no hay una difusión significativa d elos rayos cósmicos en el entorno de la supernova, Cassiopeia A no puede ser un PeVatrón en este momento.

Fecha de lectura	7 sept 2018
Idioma original	Inglés
Supervisor	Enrique Fernandez Sanchez (Tutor/a), Juan Cortina Blanco (Director/a) & Abelardo Moralejo Olaizola (Director/a)