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Busca indireta de matéria escura com o Cherenkov Telescope Array

Processo: 19/26523-6
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
Vigência (Início): 01 de junho de 2020
Vigência (Término): 15 de setembro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
Pesquisador responsável:Luiz Vitor de Souza Filho
Beneficiário:Maria Carolina Kherlakian
Supervisor no Exterior: Miguel Sanchez-Conde
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Espanha  
Vinculado à bolsa:18/25793-7 - Busca indireta de matéria escura em galáxias anãs ultra-fracas, BP.MS
Assunto(s):Astrofísica de partículas   Observatório Cherenkov Telescope Array

Resumo

A Matéria Escura (DM) é uma das questões mais intrigantes da astrofísica moderna. Nas últimas décadas vários instrumentos (HESS, VERITAS, MAGIC) foram construídos com a intenção de observação do céu, e entre um dos objetivos estava a descoberta da natureza desta partícula escura que constitui até 75% do nosso Universo. Embora tais instrumentos tenham imposto várias restrições ao espaço de fase dos parâmetros da matéria escura, é conhecido que melhores instrumentos são de extrema importância para revelar a natureza da matéria escura. Dito isto, o Cherenkov Telescope Array (CTA) vai desempenhar um papel importante na melhoria da nossa compreensão da questão central da física escura. Como mostraremos a seguir, um dos principais projetos científicos do experimento CTA é dedicado exclusivamente para a matéria escura e pesquisas em físicas exóticas, uma vez que dada a sua resolução sem precedentes, ele vai expandir a janela do espaço de fase que deve serexplorado. Além de ter um experimento de estado da arte para estudos de matéria escura, é também de grande importância conhecer a distribuição e concentração de DM ao longo do Universo. As galáxias satélites esferoidais anãs (dSphs) da Via Láctea são alguns dos objetos mais dominados pela matéria escura conhecidos atualmente. Estas fontes têm fundos de raios gama baixos, que são favoráveis devido à falta de formação recente de estrelas e pouco ou nenhum gás para servir como material alvo para os raios cósmicos. Portanto, a observação de raios gama a partir dessas fontes poderia fornecer informações importantes e clarossinal de aniquilação ou decaimento da matéria escura. Este projeto é uma continuação do projeto de mestrado aprovado pela FAPESP (2018/25793-7). A aluna trabalhou na possibilidade de medir o sinal de Matéria Escura gerado nas dSphs. Primeiramente, ela estudou e implementou o cálculo baseadoem simulações de muitos corpos (AQUARIUS, VIA-LACTEA II), que dão as propriedades e distribuição de subhalos escuros em nossa galáxia. Em seguida, usando a plataforma CLUMPY, ela gerou centenas de mapas celestes com subhalos distribuídos de acordo com os resultados das simulações de muitos corpos. Neste processo foi necessário levar em conta a distribuição de DM e o número de fótons gerados em cada aniquilação. Pretendemos também gerar mapas celestes com diferentes propriedades e distribuições durante os meses que precedem o estágio aqui proposto. Agora, a estudante deve aplicar a sensibilidade do CTA ao número de fótons que chegam à Terra. Para esta última parte do trabalho, o estágio proposto será importante porque o supervisor na instituição exterior é o líder do grupo de Matéria Escura e Física Exótica no CTA.