Cálculo da luminosidade de raios cósmicos de galáxias Starburst
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia UTFPR |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29182 |
Resumo: | Ultra-high energy cosmic rays (UHECR) are the most energetic of all subatomic particles ever observed in nature. The search for its mysterious origin is currently a major scientific challenge. Great progress in this direction has been made by the Pierre Auger Observatory, which can measure events above 1 EeV quite accurately. In this work, we investigate the possibility that these particles originate from Starburst Galaxies. However, the study of cosmic rays depends heavily on the study of their propagation in the universe to Earth. In the first part of the paper, we discuss the Hillas criterion for describing possible sources of cosmic rays, the energy spectrum, anisotropy, and composition, and then we address the main energy losses on the way of these particles to Earth. Based on the literature, we analyze the physical processes that can accelerate particles and a possible correlation between cosmic ray arrival directions and Starburst Galaxies. We argue that if Starbursts are possible sources of acceleration, then the acceleration of particles in terminal shock and the formation of winds and bubbles that result are the conceptual model that best describes this process. In the last part, an upper limit on the gamma-ray flux integral is used to obtain the upper limit on the luminosity of UHECR for the Starburst Galaxy Arp 220 and the partial luminosity for other six Starburst sources. This correlation arises from the regime of particle cascades that occur as cosmic rays propagate in radiation fields as they propagate through the universe. |
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Cálculo da luminosidade de raios cósmicos de galáxias StarburstStarburst Galaxies cosmic rays luminosity calculationGaláxiasAstronomia de raio gamaRaios cósmicos - PropagaçãoRadiação cósmica de fundoObservatórios astronômicosGalaxiesGamma ray astronomyCosmic rays - PropagationCosmic background radiationAstronomical observatoriesCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAFísicaUltra-high energy cosmic rays (UHECR) are the most energetic of all subatomic particles ever observed in nature. The search for its mysterious origin is currently a major scientific challenge. Great progress in this direction has been made by the Pierre Auger Observatory, which can measure events above 1 EeV quite accurately. In this work, we investigate the possibility that these particles originate from Starburst Galaxies. However, the study of cosmic rays depends heavily on the study of their propagation in the universe to Earth. In the first part of the paper, we discuss the Hillas criterion for describing possible sources of cosmic rays, the energy spectrum, anisotropy, and composition, and then we address the main energy losses on the way of these particles to Earth. Based on the literature, we analyze the physical processes that can accelerate particles and a possible correlation between cosmic ray arrival directions and Starburst Galaxies. We argue that if Starbursts are possible sources of acceleration, then the acceleration of particles in terminal shock and the formation of winds and bubbles that result are the conceptual model that best describes this process. In the last part, an upper limit on the gamma-ray flux integral is used to obtain the upper limit on the luminosity of UHECR for the Starburst Galaxy Arp 220 and the partial luminosity for other six Starburst sources. This correlation arises from the regime of particle cascades that occur as cosmic rays propagate in radiation fields as they propagate through the universe.Os Raios Cósmicos de Altíssimas Energias, do inglês Ultra-High Energy Cosmic Rays (UHECR) são os mais energéticos de todas as partículas subatômicas já observadas na natureza. A busca por sua origem misteriosa é atualmente um grande desafio científico. Grandes avanços foram feitos nesse sentido pelo Observatório Pierre Auger, o qual mede eventos acima de 1 EeV com bastante precisão. Neste trabalho, exploramos a possibilidade de que estas partículas se originem de Galáxias Starburst. Contudo, esse estudo de raios cósmicos possui uma intensa dependência no estudo de sua propagação no Universo até a Terra. Na primeira parte do trabalho, discutimos sobre o critério chamado de Hillas para descrever possíveis fontes de raios cósmicos, o espectro de energia, anisotropia e composição, e em seguida abordamos as perdas de energia mais relevantes no caminho destas partículas até a Terra. Com base na literatura, analisamos os processos físicos que podem acelerar partículas e uma possível correlação entre as direções de chegada dos raios cósmicos e galáxias Starburst. Argumentamos que se Starbursts são possíveis fontes aceleradoras, então a aceleração de partículas no choque terminal e a formação de ventos e bolhas que decorrem dele representam o modelo conceitual que melhor descreve este processo. Na última parte, um limite superior na integral do fluxo de raios gama é utilizado para obter o limite superior na luminosidade de UHECR para a Galáxia Starburst Arp 220 e a luminosidade parcial para outras seis fontes Starburst. Esta correlação é obtida por meio do regime de cascatas de partículas formadas no decorrer da propagação de raios cósmicos, nos campos de radiação, durante sua propagação pelo Universo.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Física e AstronomiaUTFPRAnjos, Rita de Cássia doshttps://orcid.org/0000-0002-6463-2272http://lattes.cnpq.br/5775617413825711Anjos, Rita de Cássia doshttps://orcid.org/0000-0002-6463-2272http://lattes.cnpq.br/5775617413825711Coelho, Jaziel Goularthttps://orcid.org/0000-0001-9386-1042http://lattes.cnpq.br/0298932683600051Araújo, Carlos Henrique Coimbrahttps://orcid.org/0000-0003-3588-2587http://lattes.cnpq.br/7453233355722472Mocellin, Adriel Gustavo Bartz2022-08-05T20:55:21Z2022-08-05T20:55:21Z2022-06-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMOCELLIN, Adriel Gustavo Bartz. Cálculo da luminosidade de raios cósmicos de galáxias Starburst. 2022. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29182porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2022-08-06T06:06:09Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/29182Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2022-08-06T06:06:09Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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Ultra-high energy cosmic rays (UHECR) are the most energetic of all subatomic particles ever observed in nature. The search for its mysterious origin is currently a major scientific challenge. Great progress in this direction has been made by the Pierre Auger Observatory, which can measure events above 1 EeV quite accurately. In this work, we investigate the possibility that these particles originate from Starburst Galaxies. However, the study of cosmic rays depends heavily on the study of their propagation in the universe to Earth. In the first part of the paper, we discuss the Hillas criterion for describing possible sources of cosmic rays, the energy spectrum, anisotropy, and composition, and then we address the main energy losses on the way of these particles to Earth. Based on the literature, we analyze the physical processes that can accelerate particles and a possible correlation between cosmic ray arrival directions and Starburst Galaxies. We argue that if Starbursts are possible sources of acceleration, then the acceleration of particles in terminal shock and the formation of winds and bubbles that result are the conceptual model that best describes this process. In the last part, an upper limit on the gamma-ray flux integral is used to obtain the upper limit on the luminosity of UHECR for the Starburst Galaxy Arp 220 and the partial luminosity for other six Starburst sources. This correlation arises from the regime of particle cascades that occur as cosmic rays propagate in radiation fields as they propagate through the universe. |
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