Very-high-energy -ray observations of pulsar wind nebulae and cataclysmic variable stars with MAGIC and development of trigger systems for IACTs

• Autores: Rubén López Coto
• Directores de la Tesis: Juan Cortina Blanco (dir. tes.), Oscar Blanch Bigas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2015
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel Ángel Pérez Torres (presid.), Abelardo Moralejo Olaizola (secret.), Marianne Lemoine Goumard (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Electromagnetismo
      • Rayos gamma
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD  TESEO 
• Resumen

  • 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.