Optimizing Indirect Dark Matter Searches with Gamma-Ray Observatories

• Processo: 25/18489-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro 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: Júlia Gouvêa Mamprim
• Supervisor: Miguel Angel Sanchez Conde
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Universidad Autónoma de Madrid (UAM), Espanha
• Vinculado à bolsa: 22/16842-0 - Optimização do CTA para buscar de sinal de matéria escura, BP.DD
• Assunto(s): Análise de dados Astrofísica de partículas Matéria escura Observatório Cherenkov Telescope Array Raios gama
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise de Dados | astrofísica de partículas | matéria escura | Observatório CTA | raios gama | telescópios de raios gama | Astrofísica de partículas

Resumo

Este projeto investiga buscas indiretas de matéria escura (DM) com raios gama, abrangendo tanto WIMPs quanto candidatos bosônicos leves, como partículas do tipo axion (ALPs) e fótons escuros (DPs). Nesses cenários, surgem assinaturas espectrais características oriundas da produção primária em aniquilação/decaimento de DM ou de efeitos de propagação, em especial oscilações fóton-ALP e espalhamento fóton-fóton escuro acima de limiares energéticos apropriados. A interpretação robusta desses sinais exige modelar com rigor a distribuição de DM nas vizinhanças das fontes, incluindo possíveis picos de densidade ao redor de buracos negros supermassivos (spikes) e contribuições de sub-halos.Ancorado na experiência prévia da candidata em fenomenologia de fóton escuro, o trabalho combinará dados do Fermi-LAT (faixa GeV) com observações de baixo limiar do LST-1 e com simulações do CTAO, ampliando a cobertura em energia, refinando a caracterização dos espectros intrínsecos das fontes e elevando a sensibilidade a cenários de DM. A análise empregará ferramentas de ponta como Gammapy e Fermipy, aliadas a modelagem detalhada de halos com e sem spikes e subestruturas, para construir hipóteses nulas realistas, incorporar atenuações de propagação e quantificar incertezas astrofísicas e instrumentais. Em colaboração com o grupo anfitrião da Universidad Autónoma de Madrid, reconhecido pela expertise em fenomenologia de DM e modelagem de halos, espera-se produzir limites competitivos sobre parâmetros de mistura cinética (DP) e acoplamentos fóton-ALP, além de mapear o impacto das suposições de halo na significância estatística. O resultado será um ganho de sensibilidade e de confiabilidade nas buscas indiretas com instrumentos atuais e de próxima geração. (AU)