SNe Ia können als Standardkerzen verwendet werden, um den Zustandsparameter der dunklen Energie w zu messen. Nachdem viele SN Ia beobachtet wurden, wird die Genauigkeit aktueller Studien durch systematische Fehler beschränkt, wobei die Flusskalibrierung (in Wellenlänge) die dominierende Fehlerquelle ist. In dieser Arbeit wird eine Möglichkeit präsentiert, das Problem mit dem “SNIFS Calibration Apparatus” (SCALA) zu lösen oder wenigstens zu verringern. Das Ziel von SCALA ist es, dass System aus Teleskop und SNIFS mit hoher Genauigkeit zu kalibrieren und diese Kalibration auf das Standardstern-Netzwerk zu übertragen und somit die Modellabhängigkeit zu unterdrücken. SCALA erzeugt 18 nahezu parallele und kolimierte monochromatische Strahlen (mit einstellbarer Wellenlänge), die Öffnungswinkel von einem Grad haben. Die Kombination dieser Strahlen leuchtet die Bildebene des UH 88, Teleskops (Universität Hawaii 88 inch Teleskop) mit einer Genauigkeit von 1% gleichmäß ig aus. SCALA wurde im Jahr 2014 installiert und ist seit 2015 im regulären Betrieb. Im in-situ Betrieb wird einer der Strahlen ständig mit einer Photodiode überwacht, die mit einer NIST-kalibrierten Photodiode kalibriert wurde. Eine zweite so kalibrierte Photodiode wird von Strahl zu Strahl bewegt, um den Helligkeitsverlauf der anderen 17 Strahlen als Funktion der Wellenlänge zu messen. Auf diese Weise sind wir in der Lage die Ausleuchtung von SCALA mit einer Genauigkeit von besser als 1% zu vermessen. Auf diese Weise kann mit der bekannten Wellenlänge des verwendeten Lichts die Transmissionskurve des SNIFS+UH 88 Systems gemessen werden. Die gemessenen systematischen Ungenauigkeiten der Messung sind kleiner als 0.7%. Der nächste Schritt besteht darin, die mit SCALA erreichte Kalibration mit einer herkömmlichen, auf Basis des Standard Stern Netzwerkes, zu vergleichen. / SNe Ia can be used as standard candles to measure the dark energy equation of state parameter, w. Having observed a good number of these objects, current studies are limited by systematic uncertainties, among which relative (color) flux calibration is dominating. This work presents a way to solve, or at least limit, the problem with the SNIFS Calibration Apparatus (SCALA). SCALA's goal is to provide high precision calibration for the “telescope+ SNIFS” system and refine the primary standard star network, to eliminate the uncertainties due to the knowledge of their models. SCALA produces 18 quasi-parallel and collimated monochromatic (and wavelength tunable) beams with opening angles of 1 degree. The combination of these beams allows us to achieve an illumination of the focal plane of the University of Hawaii 88 inches telescope (UH 88), that is flat to within 1%. SCALA was commissioned in 2014 and fully deployed in 2015. In the in-situ set up, one of the SCALA beams is constantly monitored by a photodiode (calibrated against a NIST-calibrated photodiode), which is used as flux standard to transfer the NIST-calibration to the telescope+instrument first, and the standard star spectra afterwards. We measure the overall wavelength trend of the illumination from SCALA with a precision better than 1%, by moving another of these calibrated photodiodes from beam to beam. We can hence measure relative trasmissivity curves for each SCALA beam. Therefore, we can produce throughput curves of the SNIFS+UH 88 system. The measured systematics affecting our results sum to errors smaller than 0.7%. The next step would be to compare the calibration of the system achieved with SCALA with the traditional calibration obtained by observing standard stars.

Nach der Entdeckung eines diffusen Flusses hochenergetischer astrophysikalischer Neutrinos durch das IceCube South Pole Neutrino Observatory im Jahr 2013 sind die Quellen, die für den Großteil dieser Emission verantwortlich sind, immer noch unbekannt. Blazare, jene AGN mit einem relativistischen Jet, der auf die Erde zeigt, gelten als Hauptkandidaten für die Beschleunigung der kosmischen Strahlung und die Produktion hochenergetischer Neutrinos. Diese Doktorarbeit ist motiviert durch den Nachweis des Gammastrahlen-Blazers TXS 0506+056 in räumlicher Koinzidenz mit dem Neutrino IceCube-170922A. 
In dieser Arbeit präsentiere ich die Ergebnisse einer detaillierten Gammastrahlenanalyse des Blazars TXS 0506+056 über 9,6 Jahre Fermi-LAT-Beobachtungen. Die Quelle ist stark variabel im Gammastrahlenband zur Ankunftszeit des Neutrinos IceCube-170922A, was auf eine Neutrino-Gammastrahlen-Verbindung hindeutet. Die Quelle wird jedoch während eines zusätzlichen niederenergetischen Neutrinosignals, das 2014/15 von Ice-Cube in Archivdaten von derselben Quelle entdeckt wurde, in einem niedrigen Zustand beobachtet. In dieser Arbeit wurde ein zweiter Gammastrahlen-Blazar GB6 J1040+0617 in räumlicher und zeitlicher Übereinstimmung mit dem hochenergetischen Neutrino-Ereignis IceCube-141209A gefunden, während er eine erhöhte Aktivität im Gammastrahlen- und im optischen Band zeigt. Eine zweite Suche nach Blazar-Gegenstücken zu hochenergetischen Neutrinos erfolgt durch Echtzeit-Follow-up von mehr als 60 IceCube-Alerts mit dem Fermi-LAT. Der kräftige Blazar PKS 1502+106, der zusammen mit dem Ereignis IceCube-190730A gefunden wurde, stellt einen herausragenden wissenschaftlichen Fall dar. Schließlich wird eine Studie zum Vergleich der durchschnittlichen Gammastrahlenemission der potenziellen Neutrino-Gegenstücke mit der gesamten Stichprobe von Gammastrahlen-Blazaren vorgestellt. Die Ergebnisse zeigen mögliche Hinweise auf eine Korrelation zwischen Neutrino- und Gammastrahlen-Energieflüssen. / After the discovery of a diffuse flux of high-energy astrophysical neutrinos by the IceCube South Pole Neutrino Observatory in 2013, the sources responsible for the majority of this emission are still unknown. Blazars, those AGN with a relativistic jet pointing towards Earth, are considered prime candidates for cosmic-ray acceleration and the production of high-energy neutrinos. This thesis work is motivated by the detection of the flaring gamma-ray blazar TXS 0506+056 in spatial and temporal coincidence with the neutrino event IceCube-170922A, that represented a milestone for the new field of multi-messenger astronomy. In this thesis, I present the results of a detailed gamma-ray analysis of the blazar TXS 0506+056 over 9.6 years of Fermi-LAT observations. The source shows strong flux variability in the gamma-ray band at the arrival of IceCube-170922A, indicating a neutrino gamma-ray connection, while is observed in a lowstate during an additional lower-energy neutrino signal detected from the same source by IceCube in 2014/15 in archival data. This puzzling behaviour has motivated further studies on the blazar sources coincident with single high-energy neutrinos. In this thesis, a second gamma-ray blazar GB6 J1040+0617, is found in spatial and temporal coincidence with the high-energy neutrino event IceCube-141209A while showing enhanced activity in the gamma-ray and optical bands. A second search for blazar counterparts to high-energy neutrinos is done through realtime follow-up of more than 60 IceCube alerts with the Fermi-LAT. The powerful blazar PKS 1502+106 found coincident with the event IceCube-190730A represents an outstanding science case. Lastly, a study to compare the average gamma-ray emission of the potential neutrino counterparts to the entire sample of gamma-ray blazars is presented. The results show possible indications of correlation between neutrino and gamma-ray energy fluxes.

Dans ce mémoire, il est question de la conception d'une monture stabilisatrice pour un télescope monté sur un ballon stratosphérique. Ce projet de maîtrise s'inscrit dans le cadre du projet HiCIBaS qui vise à faire de l'imagerie haut contraste pour l'observation d'exoplanètes. Essentiellement, ce projet vise à produire une monture qui peut aligner un télescope commercial de 14 po avec une étoile cible avec une précision de plus ou moins 5 secondes d'arc crête à crête. Cette tolérance correspond au champ de vue du système optique rattaché à ce télescope. Le design choisi est celui d'une monture altitude-azimut avec un miroir de repliement Nasmyth. Le miroir de repliement permet de rediriger la lumière vers le système optique sans avoir à l'accrocher directement à la sortie du télescope. Les résultats de stabilisation en laboratoire n'ont pas donné les résultats escomptés étant donné la présence d'un jeu dans les moteurs adaptés à travailler dans des conditions de froid intense. Néanmoins, le contrôleur conçu dans le cadre de ce projet a permis de réduire l'intensité d'une perturbation à 0.7 Hz d'un facteur 5 environ. La fréquence de 0.7 Hz représente la fréquence de dandinement de la nacelle CARMEN dans laquelle le système était installé. Dans ce mémoire, quelques recommandations sont proposées pour améliorer le concept du système de pointage. La première est de ne pas adapter les moteurs pour résister au froid, mais plutôt de les chauffer pendant la nuit d'observation. Le contrôle des moteurs devrait aussi être fait en vitesse plutôt qu'en position. Une dernière recommandation serait d'ajouter un gyromètre en boucle ouverte afin de pouvoir atténuer une partie de la perturbation sans l'aide du contrôleur.

Les cirrus infrarouges (IR) présents aux latitudes galactiques élevées sont d'excellents laboratoires pour étudier la transition entre le gaz atomique et le gaz moléculaire. Dans cette thèse, deux sites potentiels de formation de la molécule H₂ ont été découverts dans la Boucle Céleste Nord (l = 135°, b = 40°) en calculant le rapport entre l'émission IR lointain et la densité de colonne du gaz HI et en cherchant un excès par rapport à la valeur attendue pour un milieu atomique. J'appelle ces deux régions, l'Araignée et Ursa Major. La comparaison de la carte d'excès IR avec les données ¹²CO (J = 1 - 0) provenant du télescope du Five College Radio Astronomical Observatory (résolution = 45 sec d'arc) montre que les pics d'excès IR ne coïncident pas avec les pics d'émission ¹²CO. Cette absence de coïncidence est expliquée par une densité trop basse pour permettre l'excitation de la molécule CO, une autoprotection insuffisante ou des variations locales des propriétés de la poussière. La comparaison entre les données ¹²CO et les données HI du Dominion Radio Astrophysical Observatory (résolution = 1 min d'arc) est en accord avec les modèles prédisant la formation de molécules CO où on observe de grands cisaillements de vitesse et la dissipation de la turbulence. Des observations de la molécule OH provenant du télescope Green Bank (résolution = 7 min d'arc) sont analysées pour 108 lignes de visée dans l'Araignée et Ursa Major. La molécule OH est précurseur à la molécule CO et sa formation nécessite la molécule H₂. La coïncidence entre le pic d'émission OH et le pic d'excès IR indique que la molécule OH pourrait être un meilleur traceur de la molécule H₂ que la molécule CO dans les régions de faible densité. Des observations ¹²CO ( J = 1 - 0) et ¹³CO ( J = 1 - 0) provenant de l'Institut de Radioastronomie Millimétrique et des observations ¹²CO (7 = 2 - 1) provenant du télescope James Clerk Maxwell (résolution = 20 sec d'arc) sont analysées sur un nombre restreint de champs dans les deux régions. En utilisant un modèle tenant compte de l'approximation du grand gradient de vitesse, nous trouvons de plus faibles densités au pic d'excès IR alors que les densités de colonne sont suffisamment grandes pour permettre une autoprotection efficace de la molécule CO.

PSR B1259-63 ist ein Binärsystem in welchem ein Pulsar um einen massereichen Be-Stern kreist. Dieses System weist variable, nicht thermische Strahlung um den Periastron herum auf, welche vom Radiobereich bis zu sehr hohen Energien (engl. very-high-energy VHE; E > 100 GeV) sichtbar ist. Die vorliegende Dissertation präsentiert VHE Daten des Systems, gemessen in den Jahren 2005, 2006 b.z.w. vor und kurz nach dem Periastron im Jahr 2007. Diese Daten erweitern das Wissen um die Lichtkurve dieses Objektes über alle Phasen der Umlaufbahn. Diese Daten wurden mit den H.E.S.S. Teleskopen gewonnen. Gamma-Strahlung in einem Energiebereich von 0.5-70 TeV wurde gemessen. Von PSR B1259-63 wurde, unter Verwendung von 55 h Detektorzeit im Jahr 2007, VHE Strahlung mit einer Gesamtsignifikanz von 9.5 Sigma detektiert. Der monatliche Photonen-Fluss wurde vermessen was erstmals zu VHE Lichtkurvendaten noch weit vor dem Periastron führte. PSR B1259-63 wurde auch in den Jahren 2005 und 2006, weit weg vom Periastron, ueberwacht. Hierbei war kein signifikanter Ueberschuss an gamma-Strahlung über Untergrund zu verzeichnen. Die signifikante Detektion von VHE Photonen, die bei einer wahren Anomalie von -0.35 , also bereits 50 Tage vor dem Periastron, ausgesendet wurden, schliesst ein Szenario mit stellarer Scheibe als Zielmaterial für hadronische Wechselwirkungen als Hauptemissionsmechanismus eher aus. Weiters konnten innerhalb einer phänomenologischen Studie Hinweise gefunden werden, dass PSR B1259-63 ein periodischer VHE Strahler ist. Darüber hinaus wurden Modellrechnungen, die auf inverser Comptonstreuung (IC) von schockbeschleunigten Pulsarwindelektronen basieren, durchgeführt. Das dargestellte Modell berücksichtigt strahlungsfreie Verluste, die möglicherweise im Bereich, in dem der Pulsarwind terminiert wird, eine Rolle spielen. Die gefundenen Ergebnisse zeigen ein eigentümliches nicht radiatives Kühlverhalten um den Periastron, das die VHE Emission in PSR B1259-63 dominiert. / PSR B1259-63 is a binary system where a 48 ms pulsar orbits a massive Be star. The system exhibits variable, non-thermal radiation around periastron visible from radio to very high energies (VHE; E>100 GeV). This thesis presents VHE data from PSR B1259-63 as taken during the years 2005, 2006 and before as well as shortly after the 2007 periastron passage. These data extend the knowledge of the lightcurve of this object to all phases of the binary orbit. Observations of VHE gamma-rays with the H.E.S.S. telescope array were performed. Gamma-ray events in an energy range of 0.5-70 TeV were recorded. VHE gamma-ray emission from PSR B1259-63 was detected with an overall significance of 9.5 standard deviations using 55 h of exposure, obtained in 2007. The monthly flux of gamma-rays during the observation period was measured, yielding VHE lightcurve data for the early pre-periastron phase of the system for the first time. PSR B1259-63 was also monitored in 2005 and 2006, far from periastron passage, comprising 8.9 h and 7.5 h of exposure, respectively. No significant excess of gamma-rays is seen in those observations. The firm detection of VHE photons emitted at a true anomaly of -0.35 of the pulsar orbit, i.e. already ~50 days prior to the periastron passage, disfavors the stellar disc target scenario as a primary emission mechanism, based on current knowledge about the companion star''s disc inclination, extension, and density profile. In a phenomenological study indirect evidence that PSR B1259-63 could in fact be a periodical VHE emitter is presented using the TeV data discussed in this work. Moreover, model calculations based on inverse compton (IC) scattering of shock accelerated pulsar wind electrons were performed. The model presented accounts for non-radiative losses possibly at work in the region where the pulsar wind is shocked by stellar outflows. The presented results show a peculiar non-radiative cooling profile around periastron dominating the VHE emission.

Das Gebiet der bodengebundenen Gamma-Astronomie bietet Zugang zu Photonen im TeV-Energiebereich und hat sich in den letzten Jahrzehnten vor allem durch den Erfolg der abbildenden atmosphärischen Cherenkov-Technik profiliert. In dieser Arbeit werden zwei dieser Cherenkov-Teleskop-Systeme, VERITAS und das zukünftige CTA, mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen in Hinblick auf deren Sensitivität auf hochenergetische Gammastrahlung (E > 50 GeV) untersucht. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Beobachtungsmöglichkeit mit CTA unter Mondlicht gelegt. Es wird gezeigt, dass dadurch eine Beobachtungszeitverlängerung um etwa 30% ohne signifikante Sensitivitätsverluste erreicht werden kann, was besonders wichtig für zeitlich variable Quellen ist. Eine dieser variablen Quellklassen sind aktive Galaxienkerne, welche zur Zeit etwa ein Drittel der bekannten hochenergetischen Gammastrahlungsquellen repräsentieren. Die meisten davon sind Blazare, deren Emission durch nicht-thermische Strahlung aus gebündelten Strömen von Materie und Energie (sogenannten Jets) dominiert wird. Diese Jets breiten sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit aus und sind in Sichtlinie des Betrachters ausgerichtet. Der Blazar B2 1215+30 wurde zwischen 2008 und 2012 mit VERITAS fast 100 Stunden beobachtet. Die Datenanalyse, welche in dieser Arbeit präsentiert wird, weist die Quelle mit einer Signifikanz von neun sigma nach und offenbart Langzeitvariabilität mit einem hellen Flusszustand im Jahr 2011. Multi-Wellenlängen-Daten werden verwendet um die spektrale Energieverteilung von B2 1215+30 zu konstruieren, welche gut mit einem leptonischen Ein-Zonen-Modell beschrieben werden kann. Das verwendete Modell wird im Detail vorgestellt und mögliche Einschränkungen an den Modellparameterraum untersucht. Die Ergebnisse der Modellierung von B2 1215+30 werden diskutiert und in Zusammenhang mit anderen bekannten hochenergetischen Gammastrahlen-Blazaren gesetzt. / Ground-based gamma-ray astronomy, which provides access to photons in the TeV energy range, has been a rapidly developing discipline over the past decades. In this thesis, the performance of the current- and next-generation imaging atmospheric Cherenkov telescopes VERITAS and CTA is evaluated using Monte Carlo simulations. Special emphasis is given to the possible extension of the duty cycle of CTA. It is shown that an increase of about 30% in observation time can be achieved through operation under partial moonlight without significant losses in performance. The increased observation time is especially important when studying astronomical objects which are variable at very high energies (VHE; E>50 GeV), such as active galactic nuclei (AGN), as this allows the extension of monitoring or multi-wavelength campaigns on these occasionally flaring sources. AGN represent to date about one third of the population of known VHE gamma-ray sources. Most of them are blazars, whose emission is dominated by non-thermal radiation of relativistic jets closely aligned to the line of sight of the observer. The blazar B2 1215+30 has been observed by VERITAS for nearly 100 hours between 2008 and 2012. The data analysis presented in this thesis yields a detection significance of 9.0 sigma and shows long-term variability with a relatively bright flux state in 2011. Multi-wavelength data are used to construct the spectral energy distribution of B2 1215+30 which is well described by a one-zone leptonic model. The model is presented in detail and possible constraints are investigated. The results of the modeling are discussed and put in context with other VHE-detected blazars.

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