In dieser Arbeit wird eine Analyse der TeV gamma-Strahlung in der Region um den galaktischen Sternhaufen Westerlund 2 präsentiert. Der dazu analysierte Datensatz beruht auf Observationen mit den Cherenkov Teleskopen des High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) Experiments und umfasst ~80h Beobachtungszeit. Für die Datenanalyse wird die open-source Software gammapy benutzt, um morphologische und spektrale Modelle der gamma-Emission zu erstellen. Zur Modellauswahl wird das Akaike-Informationskriterium angewandt. Die Ergebisse der Analysen werden weiter mit Daten aus anderen Wellenlängenbereichen kombiniert, um Schlüsse auf den möglichen Ursprung der TeV-Signale zu ziehen. Neben Hinweisen auf eine diffuse gamma-Emission und mehrerer Hotspots um Westerlund 2 ist die Detektion von drei ausgedehnten gamma-Strahlungsquellen das Hauptergebnis der dargelegten Analysen. Zusätzlich zu den bekannten Quellen HESS J1023-575 und HESS J1026-582 wird die Detektion einer neuen, elliptischen Quelle südöstlich von HESS J1023-575 präsentiert. Diese neue Quelle, als ''TeV jet cloud'' bezeichnet, zeigt räumliche Übereinstimmung mit länglichen Gaswolken, die in CO und HI Radio Daten gefunden wurden. Der Ursprung dieser Gaswolken könnte der Jet eines Mikroquasars oder einer anisotropischen Supernova sein. Eine weitere räumliche Übereinstimmung zeigt HESS J1023-575 mit einer sphärischen Gaswolke, die ihren Ursprung in einer Supernova haben könnte. HESS J1023-575 und die Gaswolken sind dabei symmetrisch zur Hauptachse der neuen elliptischen gamma-Quelle ausgerichtet, was eine Verbindung der Komponenten in einem hadronischen Emissionszenario nahelegt. Aus den Wolkenmassen und der gamma-Emission ergibt sich eine Verstärkung der kosmischen Strahlung in der Region, was auf aktive Teilchenbeschleunigung hindeutet. Sollte ein Mikroquasar in der Region gefunden werden, könnte dieses die erste Detektion eines galaktischen hochenergetischen Jets mit Cherenkov Teleskopen sein. / This work presents a study of the TeV gamma-ray emission in the region of the stellar cluster Westerlund 2. The main dataset analysed in this work was obtained with the imaging atmospheric Cherenkov telescopes of the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), comprising a total of ~80h of observation time. The high-level analysis of the dataset is performed with the open-source software gammapy to produce extensive spectral and spatial models for the observed emission. The best-fitting models are determined by using the Akaike information criterion. The results are combined with findings from other wavelengths to probe different emission scenarios. Besides hints of a diffuse emission and the detection of multiple hotspots, the presented studies yield three extended gamma-ray sources around Westerlund 2. Besides the known sources HESS J1026-582 and HESS J1023-575, an elongated elliptical gamma-ray source referred to as ''TeV jet cloud'' is newly found to the south east of HESS J1023-575. It shows a spatial coincidence with elongated cloud structures seen in CO and HI radio data which may originate from a high energy jet of a mircroquasar or an anisotropic supernova. Another spatial agreement is seen between HESS J1023-575 and a spherical shell of hydrogen gas which may be the remains of an old supernova remnant. HESS J1023-575 and the gas cloud structures symmetrically align along the major axis of the TeV jet cloud. This suggests a connection of these components in a hadronic emission scenario. Combining the masses of the clouds with the measured gamma-ray flux yields a high cosmic ray enhancement factor, suggesting active particle acceleration in the region. If a microquasar would be found around the best-fit position of HESS J1023-575, this could be the first detection of a galactic high energy jet at TeV energies with Cherenkov telescopes.

Die Herkunft galaktischer sehr hochenergetischer und ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung bleibt rätselhaft, aber Studien weisen auf zahlreiche galaktische Quellen namens PeVatrons hin, die Teilchen auf Petaelektronenvolt-Energien beschleunigen können, darunter Pulsarwindnebel, Supernovareste und Mikroquasare. Die Untersuchung der Gammastrahlung bei Giga- und Teraelektronenvolt-Energien bietet entscheidende Einblicke in ihre Eigenschaften und erweitert unser Verständnis hochenergetischer astrophysikalischer Phänomene. Diese Arbeit analysiert Daten des VERITAS-Gammastrahlenobservatoriums, bestehend aus vier 12-Meter-Tscherenkow-Teleskopen in Arizona, um ein umfassendes Verständnis von zwei galaktischen Quellen zu liefern: MGRO J1908+06, ein potenzieller PeVatron-Kandidat, und SS 433, ein Mikroquasar. MGRO J1908+06 wurde bereits in verschiedenen Wellenlängen untersucht, wobei mehrere potenzielle Ursprünge der Strahlung identifiziert wurden. Diese Arbeit führt eine umfassende Neuuntersuchung seiner ausgedehnten Gammastrahlenemissionen durch, um präzisere Abschätzungen des Gammastrahlenflusses zu liefern und frühere Ergebnisse zu aktualisieren. Die Untersuchung deutet auf einen möglichen Ursprung der Gammastrahlung sowohl aus einem Relikt eines Pulsar-Windnebels als auch aus einem neuen Pulsar-Windnebel im Feld von MGRO J1908+06 hin. Erstmals wird in den VERITAS-Daten eine signifikante Gammastrahlenemission von SS 433 festgestellt. Es werden die Gammastrahlen der Jets bei größeren Abständen und ihre Morphologie untersucht, und TeV-Spektren werden generiert. Modelle zeigen einen leptonischen Ursprung dieser Emissionen, ohne dass eine signifikante Gammastrahlenemission in der Nähe des Schwarzen Lochs oder Anzeichen für Variabilität beobachtet werden. Ausblickend präsentiert die Arbeit Untersuchungen zur Optimierung der Eigenschaften des Cherenkov-Teleskop-Array Observatoriums, mit Fokus auf die Platzierung von Illuminatoren und Abschattungseffekte zwischen Teleskopen. / The origins of galactic very-high energy and ultra-high energy cosmic rays remain elusive. Recent studies propose the existence of PeVatrons, galactic sources capable of accelerating particles to Petaelectronvolt energies, such as pulsar wind nebulae, supernova remnants, and micro-quasars. Exploring gamma-ray emission at Giga- and Teraelectronvolt energies offers crucial insights into their properties, enriching our understanding of high-energy astrophysical phenomena. This thesis focuses on analysing data from the VERITAS gamma-ray observatory, comprising four 12-meter imaging atmospheric Cherenkov telescopes in Arizona. Employing 3D maximum-likelihood analysis methods, the study aims to provide a comprehensive understanding of two extended galactic sources: MGRO J1908+06, a potential PeVatron candidate, and SS 433, a microquasar. MGRO J1908+06, though unidentified, has been scrutinized across various wavelengths, with several potential counterparts identified previously. This thesis undertakes a re-analysis of its extended gamma-ray emission, leveraging updated analysis methods and recent VERITAS observations. The improved analysis method provides a more accurate estimate of the gamma-ray flux, revising prior VERITAS flux estimates and suggesting a scenario involving both relic and new pulsar wind nebulae. Regarding SS 433, significant gamma-ray emission is detected in VERITAS data for the first time. The morphological properties of the gamma-ray emission regions seen at larger distances along the jets are examined, and their TeV spectra are constructed. Modelling supports a leptonic origin of these emissions, with no significant gamma-ray emission observed near the black hole or any indication of variability. Looking ahead, the thesis presents investigations aimed at optimizing the characteristics of the Cherenkov Telescope Array Observatory, focusing on illuminator placement and mutual shadowing effects to enhance telescope positioning within the array.

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