60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

O estudo de anisotropias de raios cósmicos ultra-energéticos (UHECRs), em larga e pequena escala, possui grande relevância para a Física, visto que sua origem e seu mecanismo de propagação ainda não são compreendidos. Desde 2004 está em operação na Argentina o Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger, que consiste em 1600 detectores Cherenkov cobrindo uma área de aproximadamente 3000 km², e 4 telescópios de fluorescência, sendo pioneiro no uso desta técnica híbrida de detecção (telescópios de fluorescência + detectores de superfície). Neste trabalho são apresentados métodos para identificação de fontes de UHECRs. Este método mostra-se útil na identificação de fontes pontuais e pode ser utilizado em análise de dados coletados pelo Observatório Pierre Auger.

METODOLOGIA:

Uma fonte pontual com amplitude 0,7, ascenção reta &alpha = 8h 10 e declinação &delta = -39^o 15, foi simulada sobre um céu isotrópico assumindo uma aceitância constante para o detector, totalizando 300000 eventos. A motivação da escolha desta direção para a fonte se deve ao excesso de raios gama nesta direção, reportado pelo experimento JANZOS. O mapa de cobertura, isto é, o mapa de eventos distribuídos isotropicamente convoluído com a aceitância do detector foi então produzido, utilizando o método semi-analítico e um filtro gaussiano de 2^o (relacionado à resolução angular do detector). Tal método consiste num ajuste da distribuição em ângulo zenital &theta dos eventos e uma posterior integração numérica: C(&delta)=&int a[&theta(&alpha,&delta)] , onde C(&delta) é a cobertura em função da declinação e a[&theta(&alpha,&delta)] é a aceitância em &theta . O mapa dos eventos simulados foi então obtido e de posse de ambos os mapas pôde-se obter o mapa da diferença, que é a diferença entre o mapa de eventos e o mapa de cobertura. Finalmente, foram aplicados critérios estatísticos para obter a significância do excesso de eventos, e estimou-se um limite superior para o fluxo de UHECRs provindos da fonte, com um determinado nível de confiança &alpha .

RESULTADOS:

Com a finalidade de verificar se um possível excesso de eventos deve-se à fonte e não a uma simples flutuação estatística do fundo, é importante calcular a significância estatística deste excesso. Para isto, ao mapa da diferença foi aplicado o critério estatístico de Li e Ma, que consiste na contagem do número de eventos (N_on) observados na janela da fonte por um tempo t_on, e na contagem do número total de eventos do fundo (N_off), observado por um período de tempo t_off. Sendo &kappa o fator de normalização dos tempos de exposição (&kappa= t_on/t_off), a significância estatística do excesso de eventos é dada em função do fator de normalização, de N_on e N_off. Assim, foi obtida uma significância de 3,91&sigma . Utilizando uma aproximação gaussiana para o número máximo de eventos vindos da fonte e uma distribuição poissoniana para a contagem de eventos, obtém-se que o número máximo de eventos provenientes da fonte simulada é 79. A partir deste valor determinou-se o fluxo máximo de UHECRs provenientes da fonte, em função do fluxo total de raios cósmicos (&Phi_CR), que foi: 0,00302&Phi_CR .

CONCLUSÕES:

Com este trabalho foi possível testar o método descrito de busca e identificação de fontes pontuais de raios cósmicos ultra-energéticos. Através da simulação de uma fonte, aplicou-se o mesmo método que seria aplicado a dados reais, como os dados coletados pelo Observatório de Raios Cósmicos Pierre Auger, por exemplo. No caso da fonte simulada, obteve-se uma significância estatístistica de 3.91&sigma para o excesso de UHECRs vindos da fonte. Estimou-se ainda o número máximo de raios cósmicos vindos da fonte com um nível de confiança de 95%, resultando em 79 eventos . Além disso, estimou-se o fluxo de UHECRs provenientes da fonte simulada, em função ao fluxo total de raios cósmicos, resultando em 0,00302&Phi_CR .

Instituição de fomento: CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: anisotropia, raios cósmicos

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