Fontes locais de raios cósmicos ultra energéticos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Oliveira, Cainã de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Astrofísica multimensageira; Centaurus A; Fontes locais; Local sources; Multi-messenger astrophysics
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-02092021-161134/

A produção de partículas energéticas no Universo continua sendo um dos grandes mistérios da ciência atual. Os mecanismos de aceleração de partículas em fontes astrofísicas são ainda desconhecidos e resultados recentes apontam para a necessidade de uma abordagem multi- mensageira para resolver este problema. Nos últimos anos, medidas precisas da anisotropia e espectro de raios cósmicos carregados indicam a necessidade de fontes extragaláticas próximas, no entanto, a contrapartida neutra (neutrinos e raios gamas) que poderia apontar para a fonte, não tem sido medida. Estudos recentes indicam que os backflows de jatos emitidos por Núcleos Ativos de Galáxias são regiões especialmente favoráveis para aceleração de partículas, o que torna radiogaláxias possíveis fontes interessantes. Neste trabalho Centaurus A é explorada como fonte local de raios cósmicos de altas energias. Analisamos com detalhe a propagação dos UHECR emitidos, assumindo que apenas esta fonte seja suficiente para produzir o espectro medido pelo Observatório Pierre Auger. Supomos que a fonte produz um espectro tipo lei de potência com um corte exponencial e, tanto a normalização do fluxo, quanto a energia de corte são obtidas em função da luminosidade em rádio da fonte, restando três parâmetros livres (índice espectral e dois fatores intrínsecos da fonte) obtidos por ajuste dos dados do Observatório Pierre Auger. A propagação das partículas foi realizada usando o ambiente CRPropa3, com todos os processos de perdas de energias relevantes para interações com as radiação de fundo de micro-ondas e luz de fundo extragalática. Devido as incertezas quanto à composição injetada e aos campos magnéticos extragalácticos, utilizamos cinco modelos de composições e três de campos magnéticos extragalácticos estruturados que foram desenvolvidos recentemente. Estes quinze cenários astrofísicos nos permitiram analisar as direções de chegada de UHECR, neutrinos e fótons secundários, além de prever o fluxo destes secundários. Encontramos que as direções de chegada dos UHECR, e consequentemente dos secundários produzidos, são altamente dependentes do modelo de campo magnético extragaláctico utilizado. O fluxo de neutrinos e fótons secundários ainda não podem ser detectados devido a falta de sensibilidade dos observatórios. Mostramos que o fluxo de neutrinos secundários é suficientemente anisotrópico para ser detectado frente à um fluxo de neutrinos cosmogênicos isotrópico.