Otimização de buscas indiretas de matéria escura com observatórios terrestres de raios gama

• Processo: 23/15494-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Luiz Vitor de Souza Filho
• Beneficiário: Micael Jonathan Duarte Andrade
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/14893-3 - Fenômenos extremos no Centro Galáctico e busca indireta de matéria escura com raios gama, AP.JP
• Assunto(s): Análise de dados Astrofísica de altas energias Centro galáctico Inferência estatística Matéria escura Astrofísica de partículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise de Dados | Astrofísica de Altas Energias | Centro Galáctico | Inferência Estatística | matéria escura | Telescópios de raio gama | Astrofísica de Partículas

Resumo

A natureza da matéria escura (ME) se tornou um dos mistérios mais intrigantes da física de partículas, por um lado, e da astrofísica e cosmologia, por outro. Devido à sua grande quantidade de matéria escura e relativa proximidade, a região do Centro Galáctico é esperada ser a fonte mais brilhante de raios gama a partir da aniquilação ou decaimento de matéria escura no céu, por várias ordens de grandeza. Mesmo considerando o forte fundo de outras fontes astrofísicas, ela é uma das fontes mais promissoras para detectar a presença de novas partículas maciças de matéria escura. Este projeto está focado na modelagem da física de partículas e astrofísica do sinal de matéria escura e dos ruídos na região do Centro Galáctico. O principal objetivo será aplicar novos métodos, baseados em regressão multivariada e técnicas de aprendizado de máquina, para separar as fontes sobrepostas desta região, a fim de detectar e caracterizar o componente de matéria escura com a maior significância. Esses métodos otimizados serão utilizados no desenvolvimento e implementação de um esquema de análise de modelo multidimensional, inicialmente testado em dados simulados de telescópios de raios gama e, em seguida, aplicados a dados reais de observações da região do Centro Galáctico pelos telescópios H.E.S.S. e HAWC. No caso de não-detecção de um sinal de matéria escura, serão derivadas restrições para modelos teóricos de partículas de matéria escura. Por fim, serão realizados estudos da sensibilidade de observatórios futuros, como o Southern Wide field-of-view Gamma-ray Observatory (SWGO) e o Cherenkov TelescopeArray (CTA), para detectar sinais de aniquilação/decaimento de matéria escura dos alvos mais promissores do Universo.