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Influence of the central molecular zone morphology on the Galactic Center Gamma-ray Emission

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Sousa, Davi Bessa de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Astrofísica de Altas Energias
Central Molecular Zone
Centro Galático
Emissão de raios gama
Galactic Center
Gammaray emission
High-energy Astrophysics
Particle astrophysics
Zona Molecular Central
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22042025-085028/
Resumo: The Galactic Center (GC) is a region rich in complex astrophysical phenomena, featuring diverse structures of molecular gas, intense star formation, and high-energy activities. This dissertation focuses on the Central Molecular Zone (CMZ), the dense accumulation of molecular gas surrounding the GC, to study its on gamma-ray emission profile. Multi-wavelength observations were analyzed to understand the interplay of magnetic fields, gravitational forces, and particle interactions in this dynamic region. We implemented different structure models to characterize the distribution of molecular gas in the CMZ, such as simplified elliptical approximations (1), maps derived from magnetohydrodynamics simulations (2), and an analytical model derived from a combination of observational data and theoretical approximations (3). These models served as the basis for simulating gamma-ray emission, revealing how cosmic rays interact with the complex molecular environment to generate high-energy radiation. We employ an analytical model (4) for the cosmic-ray (CR) propagation and gamma-ray emission. We compared the obtained results with real observation data from the H.E.S.S. collaboration, demonstrating that properly modelling the shape of the CMZ has a significant impact on the hypothesis for the CR accelerators responsible for the observed emission.
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spelling Influence of the central molecular zone morphology on the Galactic Center Gamma-ray EmissionInfluência da morfologia da zona molecular central na emissão de raios gama do Centro GaláticoAstrofísica de Altas EnergiasCentral Molecular ZoneCentro GaláticoEmissão de raios gamaGalactic CenterGammaray emissionHigh-energy AstrophysicsParticle astrophysicsZona Molecular CentralThe Galactic Center (GC) is a region rich in complex astrophysical phenomena, featuring diverse structures of molecular gas, intense star formation, and high-energy activities. This dissertation focuses on the Central Molecular Zone (CMZ), the dense accumulation of molecular gas surrounding the GC, to study its on gamma-ray emission profile. Multi-wavelength observations were analyzed to understand the interplay of magnetic fields, gravitational forces, and particle interactions in this dynamic region. We implemented different structure models to characterize the distribution of molecular gas in the CMZ, such as simplified elliptical approximations (1), maps derived from magnetohydrodynamics simulations (2), and an analytical model derived from a combination of observational data and theoretical approximations (3). These models served as the basis for simulating gamma-ray emission, revealing how cosmic rays interact with the complex molecular environment to generate high-energy radiation. We employ an analytical model (4) for the cosmic-ray (CR) propagation and gamma-ray emission. We compared the obtained results with real observation data from the H.E.S.S. collaboration, demonstrating that properly modelling the shape of the CMZ has a significant impact on the hypothesis for the CR accelerators responsible for the observed emission.O Centro Galáctico (GC) é uma região rica em fenômenos astrofísicos complexos, caracterizada por estruturas diversas de gás molecular, intensa formação estelar e atividades de alta energia. Esta dissertação foca na Zona Molecular Central (CMZ), a densa acumulação de gás molecular que envolve o GC, para estudar seu perfil de emissão em raios gama. Observações em múltiplos comprimentos de onda foram analisadas para entender a interação entre campos magnéticos, forças gravitacionais e interações de partículas nessa região dinâmica. Implementamos diferentes modelos de estrutura para caracterizar a distribuição de gás molecular na CMZ, como aproximações elípticas simplificadas (1), mapas derivados de aproximações magneto-hidrodinâmicas (2) e um modelo analítico derivado de uma combinação de dados observacionais e aproximações teóricas (3). Esses modelos serviram de base para a simulação da emissão de raios gama, revelando como raios cósmicos interagem com o ambiente molecular complexo para gerar radiação de alta energia. Utilizamos um modelo analítico para a propagação dos raios cósmicos (CR) e emissão de raios gama (4). Comparamos os resultados obtidos com dados reais de observação da colaboração H.E.S.S., demonstrando que modelar adequadamente a forma da CMZ tem um impacto significativo na hipótese para os aceleradores de CR responsáveis pela emissão observada.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPViana, Aion da Escossia MeloSousa, Davi Bessa de2024-12-11info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-22042025-085028/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-04-22T14:43:02Zoai:teses.usp.br:tde-22042025-085028Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-04-22T14:43:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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Influência da morfologia da zona molecular central na emissão de raios gama do Centro Galático
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