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Very-high-energy -ray observations of pulsar wind nebulae and cataclysmic variable stars with MAGIC and development of trigger systems for IACTs
López Coto, Rubén
Cortina Blanco, Juan, dir.
Blanch Bigas, Oscar, dir.
Fernández Sánchez, Enrique
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física

Publicació: [Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2015
Descripció: 1 recurs electrònic (365 p.)
Resum: La historia de la astronomía es tan antigua como alcanzan nuestros registros. Todas las civilizaciones han estado interesadas en el estudio del cielo nocturno, sus objetos y fenómenos. Estas observaciones se realizaron a simple vista hasta el comienzo del siglo XVII, cuando Galileo Galilei empezó a usar un instrumento desarrollado recientemente llamado telescopio. Desde entonces, el rango de longitudes de onda accesible ha ido creciendo, con una explosión en el siglo XX gracias al desarrollo de instrumentos para observar los diferentes rangos: antenas (radio y submilimétrico), telescopios (óptico e infrarrojo) y satélites (ultravioleta, rayos X y rayos gamma de baja energía). Las últimas longitudes de onda del espectro electromagntico a las que se han accedido han sido los rayos gamma de muy alta energía. En este rango, los flujos son tan bajos que no pueden ser observados por instrumentos espaciales, cuyas áreas de colcción típicas son del orden de O(1) m2. Para detectar esta radiación, usamos la conocida como "imaging atmospheric Cherenkov technique", basada en la detección de los flashes de luz Cherenkov que los rayos gamma de muy alta energía producen cuando interaccionan con la atmósfera. Este campo es muy joven, con la primera fuente descubierta en 1989 por el pionero telescopio Whipple. Es muy dinámico, con más de 150 fuentes detectadas hasta la fecha, la mayoría de ellas por MAGIC, HESS y VERITAS, que forman la generación actual de estos instrumentos. Finalmente, el campo es también muy prometedor, con la preparación de la siguiente generación de telescopios de este tipo: CTA, una matriz de telescopios que se espera completar en 2020. El trabajo presentado en esta tesis comprende todos los esfuerzos que he realizado para hacer que la astronomía de rayos gammas usando telescopios Cherenkov avance. La Parte I de la tesis es una introducción al universo no térmico, la técnica de "imaging atmospheric Cherenkov" y los IACTs MAGIC and CTA. La Parte II comprende todo el trabajo técnico realizado para conseguir bajar el umbral de energía de los IACTs. Esta parte incluye la simulación, caracterización y test del sistema de trigger analógico dise˜nado para alcanzar el umbral de energía más bajo posible con los LSTs de CTA. Junto a este trabajo, se ha buscado mejorar el sistema de trigger del telescopio MAGIC simulando, testando y poniendo en marcha un nuevo concepto de sistema de trigger estéreo para MAGIC . Este nuevo sistema, que usa la información de la posición de las cascadas en cada una de las cámaras de MAGIC para eliminar ruido, se denomina "Topo-trigger". La parte científica de la tesis trata de fuentes galácticas observadas con los telescopiosMAGIC En la Parte III hablo del análisis de la emisión de rayos gamma de muy alta energía de pleriones: El descubrimiento de emisión de rayos gamma de muy alta energía del desconcertante plerión 3C 58, probable remanente de la SN 1181 AD y el plerión más débil detectado a estas energías hasta la fecha; la caracterización de la cola de emisión a las más altas energías detectadas desde la nebulosa del Cangrejo observándola a los más altos ángulos zenitales posibles; y el estudio de una componente adicional debido al efecto Compton inverso en los estallidos de rayos gamma reportados por el satélite Fermi-LAT en el régimen de sincrotrón. La Parte IV incluye la búsquedas de rayos gamma de muy alta energía de estrellas variables cataclísmicas. En un contexto multibanda, estudiamos la naturaleza de la emisión de rayos gamma de alta energía previamente declarada de la variable cataclísmica AE Aqr. También realizamos observaciones de novas y una nova enana para desvelar los mecanismos de aceleración que tienen lugar en este tipo de objetos y descubrir una componente hadrónica putativa de la emisión de rayos gamma de baja energía. Un capítulo de conclusiones resume todo el trabajo realizado y los prospectos relacionados con los temas tratados en esta tesis.
Resum: The history of astronomy is as ancient as the reach of our written records. All the human civilizations have been interested in the study and interpretation of the night sky and its objects and phenomena. These observations were performed with the naked eye until the beginning of the 17th century, when Galileo Galilei started to use an instrument recently developed called telescope. Since then, the range of accessible wavelengths has been increasing, with a burst in the 20th century with the developing of instruments to observe them: antennas (radio and submillimeter), telescopes (optical, IR) and satellites (UV, X-rays and soft gamma rays). The last wavelength range accessed was the Very-High-Energy (VHE) gamma rays. At this range fluxes are so low that it is not possible to use space-based instruments with typical collection areas of O(1) m2. We must resort to the imaging atmospheric Cherenkov technique, which is based on the detection of the flashes of Cherenkov light that VHE gamma rays produce when they interact with the Earth's atmosphere. The field is very young, with the first source discovered in 1989 by the pioneering Whipple telescope. It is very dynamic with more than 150 sources detected to date, most of them by MAGIC, HESS and VERITAS, that make up the current generation of instruments. Finally, the field is also very promising, with the preparation of a next generation of imaging atmospheric Cherenkov telescopes: CTA, that is expected to start full operation in 2020. The work presented in this thesis comprises my e orts to take the ground-based -ray astronomy one step forward. Part I of the thesis is an introduction to the nonthermal universe, the imaging atmospheric Cherenkov technique and the Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs) MAGIC and CTA. Part II deals with several ways to reduce the trigger threshold of IACTs. This includes the simulation, characterization and test of an analog trigger especially designed to achieve the lowest possible energy threshold with the LSTs of CTA. Together with this work, the trigger of the MAGIC telescopes was improved. We have simulated, tested and commissioned a new concept of stereoscopic trigger. This new system, that uses the information of the position of the showers on each of the MAGIC cameras, is dubbed "Topo-trigger". The scientific fraction of the thesis deals with galactic sources observed with the MAGIC telescopes. In Part III, I talk about the analysis of the VHE -ray emission of Pulsar Wind Nebulae (PWNe): the discovery of VHE -ray emission from the puzzling PWN 3C 58, the likely remnant of the SN 1181 AD and the weakest PWN detected at VHE to date; the characterization of the VHE tail of the Crab nebula by observing it at the highest zenith angles; and the search for an additional inverse Compton component during the Crab nebula flares reported by Fermi-LAT in the synchrotron regime. Part IV is concerned with searches for VHE -ray emission of cataclysmic variable stars. I studied, on a multiwavelength context, the VHE -ray nature of the previously claimed pulsed -ray emission of the cataclysmic variable AE Aqr. I also performed observations of novae and a dwarf nova to pinpoint the acceleration mechanisms taking place in this kind of objects and to discover a putative hadronic component of the soft -ray emission. A conclusion chapter summarizes all the work performed and lists prospects related with the topics treated in this thesis.
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física, 2015
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Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis ; publishedVersion
Matèria: Raigs gamma ; Rayos gamma ; Gamma rays ; Astropartícules ; Astropartículas ; Astroparticles ; Telescopis Cherenkow ; Telescopios Cherenkov ; Cherenkov telescopes
ISBN: 9788449053764

Adreça alternativa: http://hdl.handle.net/10803/299795


265 p, 6.2 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2015-07-20, darrera modificació el 2016-06-04



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