Abertura - CTA/Auger

• Vitor de Souza

Observatório Pierre Auger

• Carola Dobrigkeit Chinellato (Unicamp)

Anisotropia

• Rogerio Menezes

PeVatrons: Multi-messenger Galactic Sources

• Rita de Cassia dos Anjos (UFPR)

In this seminar, I will review some studies on galactic sources developed by the group, focusing on the results involving PeVatrons.

Matéria Escura

• farinaldo queiroz (Instituto Internacional de Física -UFRN)

Faremos uma breve revisão a respeito das evidências de Matéria Escura no contexto de Astropartículas e discutiremos como a detecção de raios gama oriundos da aniquilação de partículas de Matéria Escura oferece uma excitante forma de desvendar o mecanismo de produção de Matéria Escura no início do universo e possivelmente sua natureza.

What astroparticles tell us of the contents of the universe, from the Local Group to distant voids

• Jonathan Biteau

At first glance, the question of what the universe is made of may seem unrelated to astroparticle physics. It is in fact optical and microwave observations that have revealed that the energy balance of the universe is dominated by the density of dark energy (70%) and dark matter (25%). The nature of these two entities is elusive to this day. The remaining 5% is sometimes erroneously excluded from the realm of cosmology and attributed to gastrophysics, a form of sophisticated cuisine that would incorporate warm-hot plasma (approximately 4%), stars in various stages of evolution (a few per thousand), and supermassive black holes (a few parts per million). These entities would be distinguished by their complexity from the pre-dark ages relics, namely hydrogen, helium, and the diffuse neutrino and microwave backgrounds (total of less than two per thousand). This presentation will demonstrate how astroparticles, particularly gamma rays and cosmic rays, are employed as a powerful tool to investigate the components of what is referred to as gastrophysics. GeV-TeV photons and EeV-ZeV nuclei emitted in the vicinity of supermassive and stellar-sized black holes at cosmological distances have been used by the astroparticle community to study the plasma of the intergalactic medium and the associated magnetic fields, to measure the photon fields radiated by all the stars and dust grains in the universe, and to constrain the cosmological parameters themselves. The preparation of such culinary delights over the past decade heralds the advent of a more substantial banquet in the decade to come, which will require astroparticle physicists, cosmic- and gamma-ray astronomers, radio astronomers and optical astronomers to gather around the table.

Estudo de Populações de AGNs com o CTA

• Luiz Augusto Stuani

Núcleos Ativos de Gálaxias (AGNs) são as classes mais numerosas de fontes de raios gama altamente energeticos. Esses objetos contribuem com uma fração substancial da produção de energia eletromagnética do Universo. A próxima geração de IACTs, o Observatório CTA, terá uma melhor sensibilidade de detecção e cobrirá uma faixa de energia maior que os atuais instrumentos. Um dos principais legados do CTA é a realização de um survey extragalático, cujos resultados terão um impacto benéfico na comunidade astronômica em geral. Este survey, com sensibilidade sem precedentes (~ 6 mCrab para E > 125 GeV), permitirá a observação de fontes blazares no Universo local, até um redshift de z ~ 0,2. Fontes localizadas a um redshift maior poderão também ser observadas, porém apenas quando estiverem em elevado estado de flare. Além do mais, este survey contribuirá na reconstrução da função de luminosidade de blazares, a qual auxiliará na compreensão dos processo físicos que ocorrem no interior das fontes, bem como suas evoluções. As observações de blazares pelo CTA fornecerão um conjunto de dados sem precedentes, relevante para a cosmologia de raios gama, estudo dos raios cósmicos e para a física fundamental.

Ajuste combinado dos dados de energia, direções de chegada e composição química dos raios cósmicos de ultra alta energia detectados pelo Observatório Pierre Auger

• Bruno Lago

Ao longo de mais de 20 anos de operação, o Observatório Pierre Auger expandiu significativamente nosso conhecimento sobre os raios cósmicos. Entre suas conquistas, destacam-se (i) A medição do espectro dos raios cósmicos de ultra alta energia com um nível de detalhe sem precedentes. (ii) O uso da técnica de detecção de luz de fluorescência, permitindo medidas precisas da variável Xmax (a profundidade atmosférica onde o chuveiro atinge seu desenvolvimento máximo), correlacionada com a composição química dos raios cósmicos. (iii) Estudos das direções de chegada dos raios cósmicos de ultra alta energia em grandes escalas angulares, que levaram à detecção de uma modulação dipolar em ascensão reta, a busca por sobredensidades em torno de Centaurus A e correlações com catálogos de starburst que fornecem sinais na ordem de 4 sigma. O Observatório Pierre Auger realizou, pioneiramente, um ajuste combinado do espectro de energia, das distribuições de Xmax e das direções de chegada. A comparação de diferentes modelos com o de referência, composto por um fundo isotrópico, resultou em uma significância de 4,5 sigma para o modelo que contém 20% de seu fluxo total proveniente de galáxias starburst. Este estudo também indicou que a região de Centaurus A é a principal responsável por esse sinal medido. Além disso, modelos contendo catálogos de núcleos de galáxias ativas, cujo fluxo escala com emissões de raios gamma, foram desfavorecidos por não reproduzirem satisfatoriamente as medidas das direções de chegada.

Propagation of high-energy cosmic messengers

• Rafael Alves Batista

The landscape of high and ultra-high-energy astrophysics has changed significantly in the last decade, largely due to the influx of data collected by large-scale cosmic-ray, gamma-ray, and neutrino observatories. At the dawn of the multi-messenger era, interpreting these observations within a consistent framework is crucial for elucidating the open questions in this field. In this talk, I will describe the modelling of the propagation of these messengers, including their interactions with matter and radiation fields, and with the poorly understood cosmic magnetic fields. Finally, I will discuss the prospects for building a unified, self-consistent model of the Universe at high and ultra-high energies and the implications such a model would have for astrophysics, cosmology, and fundamental physics.

Studies of Composition Classification and Energy Estimation of High Energy Cosmic Rays using Cherenkov Telescopes using Deep Learning

• Carlos Jose Todero Peixoto

One of the most current problems in the detection of cosmic radiation by the Cherenkov Telescopes is the identification of the primary particle initiated by gammas, diffuse-gammas and electrons. The images generated in the cameras, by both these primaries, are very similar, making their identification not a simple task. In addition to the fact that gamma primaries can be diffuse sources. On the other hand, the images generated by primaries initiated by heavier particles, such as protons, helium and even iron, are different when compared to those of gamma; however, the quality of the generated image and the detection statistics are not accurate enough when using traditional approaches. This work proposes the use of images from these telescopes as input for machine learning to study the identification of these primary particles. Some initial studies showed the need to use images with more pixels for a better identification, so in this work we will only use larger telescopes (more than 20 meters diameter); in the Cherenkov Telescope Array (CTA) these are called LST (Larger Size Telescopes). Preliminary results showed up to 98% of accuracy for gammas identification and up to 83% for electrons, using 4 telescopes in stereo detection. A secondary objective that naturally shows after the first study is to verify if this same methodology could also be capable of associating this learning with macroscopic quantities. The network was redesigned for the reconstruction of the primary energy. For this reconstruction the correlation coefficient, between the simulated values and the predicted by the network, reached $R^2$ = 0.95 for a global fit. Thus, the main contributions for this paper are: the ability to classify the particle type and fit the Energy of the shower and to integrate different sources for this purpose.