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.

Des modèles spécifiques de gravitation quantique suggèrent l’existence d’une Violation de l’Invariance de Lorentz (LIV en anglais) à l’échelle de Planck. Une des signatures de cette violation est la modification de la propagation des photons dans le vide, induisant des décalages temporels dépendant de l’énergie des photons observés sur Terre. De tels décalages dans le temps d’arrivée de rayons γ sont recherchés avec l’expérience H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), grâce aux émissions de très hautes énergies en provenance de sources lointaines telles que les blazars. Néanmoins, l’origine du décalage temporel doit être comprise en détails. En effet, un décalage intrinsèque à la source pourrait venir biaiser les contraintes sur les modèles de gravitation quantique. Cette thèse propose dans un premier temps de s’intéresser à la modélisation temporelle des éruptions de blazars, pour étudier les possibles décalages intrinsèques liés aux processus d’émissions de ces éruptions. Grâce à l’élaboration d’un modèle simple, cette étude met en relief les différentes caractéristiques de ces décalages intrinsèques sur les scénarios d’éruptions de blazar afin d’essayer de les distinguer des décalages potentiellement dus à un effet de LIV et aussi de proposer de nouvelles contraintes basées sur ces décalages temporels. Dans un deuxième temps, la méthode de recherche de décalages temporels dépendant de l’énergie avec H.E.S.S. est présentée ainsi qu’une application sur l’éruption du blazar Markarian 501 ayant eu lieu en juillet 2014. Cette analyse a permis d’établir la meilleure limite obtenue sur le terme quadratique de la signature de la LIV avec l’utilisation d’éruption de blazars. / Specific models of quantum gravity suggest the existence of a Lorentz Invariance Violation (LIV) at the Planck scale. One signature of that violation is a modification the propagation of photons in vacuum which induces energy dependent delays in the arrival time of photons on Earth. The H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) experiment can search for such delays in the arrival time of gamma rays, thanks to the very high energy emission coming from distant blazars. However, the time delay origin have to be fully understood. Indeed, an intrinsic time delay coming from the source can bias the constraints made on quantum gravity models. In the first part of this thesis, a time dependent blazar flare model is considered to search for the presence of intrinsic time delays related to the emission mechanisms of flares. With the elaboration of a simple scenario, this study highlights the different characteristics of intrinsic time delays in order to investigate how to disentangle them from delays due to LIV as well as to provide new constraints on blazar modeling. In the second part of this thesis, the method used to search for LIV signatures in blazar light curves at very high energy is presented as well as an application to the flare of Markarian 501 which occurred in July 2014. This analysis provides in particular the best upper limit on the quadratic term of LIV signature.

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung extrem starker Quellen, die höchstwahrscheinlich die kosmische Strahlung beschleunigen. In dieser Arbeit wurden VHE-Gammastrahlenbeobachtungen mit den MAGIC-Teleskopen verwendet, um die Eigenschaften von Blazaren zu untersuchen. Um die Mechanismen zu untersuchen, die zur Breitbandemission von Blazaren führen, wird ein stationärer lepto-hadronischer Code unter Verwendung eines einfachen semianalytischen Frameworks entwickelt. Daher implementiert der Code neben den leptonischen Wechselwirkungen auch die relevanten hadronischen Wechselwirkungskanäle: Protonensynchrotronstrahlung, Photo-Meson-Wechselwirkungen, Proton-Proton-Wechselwirkungen und Paarkaskaden. Die Dissertation präsentiert die Ergebnisse derMAGIC- und Multiwellenlängen-Monitoring-Kampagne des Blazars 1ES 1959 + 650 im Jahr 2016. Im Jahr 2016 durchlief die Quelle eine äußerst aktive Phase und zeigte am 13. Juni, 14. Juni und 1. Juli 2016 drei bemerkenswert helle VHE-Gammastrahlenfackeln. Um die Breitbandspektren der Quelle während der bemerkenswerten Fackelaktivitäten zu untersuchen, wurden drei verschiedene theoretische Modelle übernommen: leptonisch, hadronisch und gemischt lepto-hadronisch. Sowohl das hadronische als auch das gemischte leptohadronische Modell ergaben während der intensiven Aktivitätsperiode Neutrinoflüsse, die unter der Empfindlichkeit der gegenwärtigen Generation von Neutrinoteleskopen liegen. Die Beobachtung eines hochenergetischen Neutrinos durch IceCube im räumlichen und zeitlichen Zusammentreffen mit einem aufflammenden Blazar mit dem Namen TXS 0506 + 056 ergab 2017 erstmals Hinweise auf Identifizierung einer extragalaktischen kosmischen Strahlenquelle. Die Modellierung der elektromagnetischen Daten und des vorhergesagten Neutrinoflusses impliziert, dass die Quelle tatsächlich ein potenzieller Neutrinostrahler und damit ein Beschleuniger für energiereiche kosmische Strahlen sein könnte. / The main aim of this thesis is to characterize extremely powerful sources that are most likely accelerating cosmic rays. Cosmic-ray sources are also believed to produce photons and neutrinos that act as direct tracers of their sources of origin. In this thesis VHE gamma-ray observations by the MAGIC telescopes were used to study the properties of blazars. To investigate the mechanisms giving rise to the broadband emission from blazars, a stationary lepto-hadronic code is developed using a simple semi-analytical framework. Hence along with the leptonic interactions, the code also implements the relevant hadronic interaction channels: proton synchrotron radiation, photo-meson interactions, proton-proton interactions and pair cascades. The thesis presents the results from theMAGIC and multi-wavelength monitoring campaign of the blazar 1ES 1959+650 during 2016. In 2016 the source underwent into an extremely active phase and exhibited three remarkably bright VHE gamma-ray flares on 13th June, 14th June and 1st July of 2016. On two of these nights, signs of rapid flux variability within sub-hour timescales was clearly resolved by the MAGIC observations. In order to investigate the broadband spectra of the source during the remarkable flaring activities, three different theoretical models were adopted: leptonic, hadronic and mixed lepto-hadronic. Both the hadronic and mixed leptohadronic models yielded neutrino fluxes during the intense activity period, that falls below the sensitivity of the current generation of neutrino telescopes. In 2017, the observation of a high-energy neutrino by IceCube in spatial and temporal coincidence with a flaring blazar named TXS 0506+056 yielded for the first time, hints towards identification of an extragalactic cosmic-ray source. The modelling of the electromagnetic data and the predicted neutrino flux implies that the source could indeed be a potential neutrino emitter and hence an accelerator of high-energy cosmic rays.

abstract: Two ideas that extends on the theory of General Relativity are introduced and then the phenomenology they can offer is explored. The first idea shows how certain types of $f(R)$ gravity allows for traversable wormholes among its vacuum solutions. This is surprising to find in such simple setting as these type of solutions usually requires fairly complex constructions to satisfy the equations of motion of a gravitational theory. The second idea is the matter bounce description of the early universe where a fairly unique feature of the model is identified. Consequences of this feature could allow the paradigm to distinguish itself from other alternative descriptions, such as inflation, through late time observations. An explicit example of this claim is worked out by studying a model involving an interaction in the dark sector. Results of a more astrophysical nature, where a careful analysis of the morphology of blazar halos is performed, are also presented in the Appendix. The analysis determined that the $Q$-statistic is an appropriate tool to probe the properties of the intergalactic magnetic fields responsible for the halos formation. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Physics 2017

Le blazar Mrk 501 possède un spectre d'émission non thermique présentant deux composantes. La première, dominant entre le domaine radio et celui des rayons X, correspond à l'émission synchrotron du jet magnétisé, tandis que l'origine de la seconde, dans le domaine gamma de haute énergie, demeure encore sujette à discussion. Jusqu'en 1999, ce dernier domaine d'énergie n'avait été couvert qu'entre 100 MeV et 4 GeV, ainsi qu'au-dessus de 300 GeV. La mise en place de l'expérience CELESTE a comblé la fenêtre d'énergie manquante : observation de l'émission Tcherenkov produite par les rayons gamma d'énergie entre 50 et 350 GeV pénétrant l'atmosphère. Source variable, Mrk 501 a ainsi été observée en 2000 et 2001, détectée en 2000 avec calcul de son flux permettant de contraindre les modèles d'émission à haute énergie.<br />Cette thèse présente la démarche effectuée jusqu'à la détection de Mrk 501 : dans un premier temps, par la validation de l'analyse utilisée sur des observations de la nébuleuse du Crabe, chandelle standard des télescopes Tcherenkov atmosphériques ; puis la détermination des coupures d'analyse, dépendantes de la région du ciel pointée, à partir d'observations du blazar Mrk 421, de même déclinaison que Mrk 501, dont la forte activité permet une détection claire. Enfin, des simulations, tenant compte de la qualité de l'atmosphère et améliorées pour mieux reproduire le détecteur, ont permis d'établir la surface effective de l'instrument pour en déduire le flux de Mrk 501 entre avril et juin 2000. Ce flux a été comparé avec un modèle d'émission de type synchrotron self-Compton et avec des données prises en rayons X. Elles indiquent que Mrk 501 apparaissait légèrement plus actif durant cette période par rapport au reste de l'année et à l'année 2001. Une limite supérieure au flux est calculée pour l'ensemble des autres mesures. C'est une première mesure dans le domaine d'énergie 50 - 350 GeV (gamme représentant les limites en énergie pour lesquelles le taux de comptage, c'est-à-dire la convolution du spectre de l'astre avec la surface effective de collection de l'instrument, se révèle supérieur à 20 % du maximum de comptage). Elle apporte des contraintes sur la position du maximum d'émission Compton inverse et tend à favoriser, dans ce cas précis, des processus d'émission X et gamma par deux populations d'électrons différentes (la variation dans le domaine X est faible comparée à celle du domaine gamma).

In dieser Doktorarbeit wurden im Rahmen des MAGIC Experimentes neue Datenanalysemethoden implementiert, die sich insbesondere fuer die Analyse von Ereignissen niedriger Gammastrahlungsenergie eignen. Die Methoden konnten erfolgreich in Monte Carlo Studien getestet und auf Beobachtungsdaten des Krebsnebels und der extragalaktischen Gammastrahlungsquelle PG1553+113 angewandt werden. Diese Methoden reichen von ''image cleaning'' Techniken und der Nutzung neuer Bildparameter bis zu fortgeschrittenen g/h-Separations- und Energieabschaetzungsverfahren. Zum ersten Mal wurden die Vorteile von Klassifikations- und Regressionsbaeumen in der Gamma-Astrophysik ausgenutzt, um existierende klassische Methoden zu verbessern. Die Analyse - getestet an Monte Carlo Daten - bewies ihre Zuverlaessigkeit bei der Untersuchung der Gammastrahlungsemission des Krebsnebels, wobei ein hochsignifikanter Exzess im Energiebereich unterhalb 100 GeV in nur 1.7 h nachgewiesen werden konnte. Die Analyse von Daten des BL Lac Objekts PG1553+113 ergab signifikante Exzesse fuer Beobachtungen in den Jahren 2005 und 2006. Das kombinierte alpha-Histogramm zeigt ein Signal mit einer Signifikanz, die 8 sigma ueberschreitet. Bei der weiteren Analyse konnte ein differentielles Energiespektrum fuer die kombinierten Daten aus den Jahren 2005 und 2006 erstellt werden. Der integrale Fluss oberhalb von 200 GeV wurde wie folgt bestimmt: F(> 200 GeV) = (1.7+-0.3) 10^(-12)/(cm^2 s), der spektrale Index betraegt Gamma = 3.6+-0.3. Dieses Spektrum konnte daraufhin verwendet werden, um die (unbekannte) Rotverschiebung von PG1553+113 auf z / In this thesis new data analysis methods for the MAGIC experiment were implemented, which are especially suited for the investigation of low energy gamma-ray events. They were successfully tested by means of Monte Carlo studies and applied to observational data of the Crab Nebula and of the extragalactic gamma-ray source PG1553+113. These methods extend from image cleaning techniques and the utilization of new image parameters to sophisticated g/h-separation and energy estimation approaches. For the first time in gamma-ray astrophysics the advantages of classification and regression trees were exploited in order to improve existing `classical'' methods. The analysis procedure - tested on Monte Carlo data - was demonstrated to be reliable in the investigation of the Crab Nebula gamma-ray emission yielding a significant excess in the energy range below 100 GeV in only 1.7 h observation time. The analysis of data taken on the BL Lac PG1553+113 yielded significant excesses for both years 2005 and 2006. The combined alpha histogram shows a signal in excess of 8 sigma. In the further analysis a spectrum could be derived for the combined data sets of 2005 and 2006. The integral flux above 200 GeV could be derived as F(> 200 GeV) = (1.7+-0.3) 10^(-12)/(cm^2 s), the power-law index was measured to be Gamma = 3.6+-0.3. This spectrum was used to constrain the redshift z of PG1553+113 with the result z

Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Emission von hochenergetischer Gammastrahlung aus Aktiven Galaxienkernen, anhand von Beobachtungen mit den MAGIC Teleskopen. Aktive Galaxien entstehen durch die Freisetzung von Gravitationsenergie der Stellarmaterie, die in das zentrale Schwarze Loch fällt. Zwei diametral entgegengesetzte Jets strömen aus dem Kern. Falls einer von diesen Jets zum Beobachter zeigt, wird der aktive Galaxienkern als Blazar bezeichnet. In dieser Doktorarbeit wird die Analyse der MAGIC Beobachtungen von drei Blazaren präsentiert: der bisher unbekannte hochenergetische Blazar 1ES 1727+502 und die bekannten Objekte 3C 279 und PKS 1510-089. Die Quelle 1ES 1727+502 gehört zu der Unterklasse der BL Lac Objekte, die die zahlenmässig größte Klasse an extragalaktischen hochenergetische Objekten ist. Diese Entdeckung beweist, wie wichtig es ist, mehrere und verschiedene Kriterien für die Auswahl von Objekten zu benutzen. Der Blazar 1ES 1727+502 wurde aus einem X-ray Katalog ausgesucht, die Datennahme war unabhängig von dem Aktivitätsstatus der anderen Energiebänder. Die Blazare 3C 279 und PKS 1510-089 gehören zu der Unterklasse des Flat Spectrum Radio Quasars. Es gibt nur drei bekannte Flat Spectrum Radio Quasare. Die Entdeckung von Flat Spectrum Radio Quasaren ist schwierig, weil im leisen Zustand der hochenergetische Fluss niedrig ist. Während eines Flares steigt der Fluss in sehr kurzer Zeit um mehrere Größenordnungen an, deswegen ist die Beobachtung eines Flares schwer zu realisieren aber physikalisch äußerst interessant. Die MAGIC Beobachtungen sind mit Messungen aus anderen Energiebändern kombiniert. Mögliche Interpretationen des beobachteten Verhaltens werden diskutiert. Die Ergebnisse werden erläutert und mit historischen Beobachtungen verglichen. Die offenen Fragen und Probleme, die Ziel zukünftiger Studien sein sollen, werden am Schluss hervorgehoben. / This PhD thesis addresses the problem of understanding the very high energy emission from active galactic nuclei as detected with the MAGIC telescopes. Active galactic nuclei are galaxies powered by the release of gravitational energy of stellar material falling into a black hole, located in their core. Two opposed jets extend from the central region outwards, if one of the them points towards the observer, the source is called a blazar. In this thesis the analysis of MAGIC observations of three different blazars is presented: the newly discovered very high energy blazar 1ES 1727+502, and the two known objects 3C 279 and PKS 1510-089. The source 1ES 1727+502 belongs to the subclass of BL Lac objects, the most numerous class of extragalactic very high energy emitters. This source was selected for observations from an X-ray catalogue and was observed even if no high activity states were reported at lower energies. For this reason, this discovery proves the importance of using several criteria for the selection of very high energy observation targets. The other two objects, 3C 279 and PKS 1510-089, belong to the subclass of flat spectrum radio quasars. We count only three representatives of this class in the very high energy domain. Their detection is critical because during quiescent states they have low flux levels at very high energies. During flaring states, flat spectrum radio quasars exhibit flux enhancements of orders of magnitudes and short time scales. Observations during such states, difficult to catch, are interesting because extreme processes are taking place. Very high energy observations of these three objects are complemented with measurements at lower energies and interpretations of the observed behaviours are discussed. The results are compared with historical observations, highlighting open questions and problems which should be addressed by future studies.

Les expériences actuelles en astronomie gamma sont le satellite Fermi-LAT et les expériences au sol tel que H.E.S.S., VERITAS et MAGIC. La surveillance des sources d’énergie très élevées indique une physique diversifiée. Afin d’étudier la forme la plus énergétique de radiation et les phénomènes les plus violents qui se déroulent dans l’Univers, l’analyse des sources individuelles est importante. Les BL Lac, un type de galaxie active, constituent la classe de source extragalactique la plus abondante détecté dans les énergies du GeV au TeV, tandis que le nébuleuses de vent de Pulsar sont la classe la plus peuplée dans le plan galactique. Ces deux types  de sources ont des émissions variables de rayons gamma.Dans cette thèse, la variabilité de l'objet BL Lac B2 1215 + 30 est étudiée avec les données du satellite Fermi-LAT. Une grande variation de flux, détectée par Fermi-LAT en février 2014, est simultanée avec un éruption très lumineux observé au TeV par l'expérience VERITAS. En collaboration avec la collaboration VERITAS, la variabilité du flux de rayons gamma a été utilisée pour établir des contraintes sur la taille de la région d'émission et sur le facteur Doppler. La variabilité à long terme, en utilisant près de neuf ans de données de Fermi-LAT de 100 MeV jusqu'à 500 GeV, a permis de détecter plusieurs flares. L'étude de la variabilité du flux indique un comportement quasi périodique avec une période de jours.Ensuite, la variabilité du flux de l’un des objets les plus étudié, la Nébuleuse du Crabe, au TeV est étudiée avec dix ans d'observation de l'expérience H.E.S.S. Le spectre de la nébuleuse du crabe est mesuré de 280 GeV jusqu'à 62 TeV. Ceci est la première mesure qui s'étend à ces très hautes énergies. Considérée comme une “chandelle standard” en astronomie gamma, la nébuleuse du crabe est une source utilisée pour l'étalonnage et l'étude des instruments. L’observation de variations du flux au GeV par le satellite Fermi-LAT a par conséquent été une découverte inattendue. Ces variations de flux au GeV ont motivé la recherche de variations de flux au TeV en utilisant les données de l'expérience H.E.S.S. La position de la nébuleuse de crabe dans l'hémisphère nord et la localisation de H.E.S.S. en Namibie rendent cette enquête complexe en raison des importantes erreurs systématiques introduites par des conditions d'observation non optimales. Le travail sur la nébuleuse du crabe montre que la prise en compte de la transparence atmosphérique pour l'étude de l'évolution du flux avec le temps résulte en une réduction des effets systématiques. Aucune variation de flux n'a été observée à des énergies supérieures à 1 TeV dans les données de H.E.S.S. I. Une autre variation de flux au GeV signalée par le Fermi-LAT en octobre 2016 par télégramme astronomique, a été étudiée avec H.E.S.S. II. Cette analyse a montré que le GeV éruption a duré pendant un mois, et le flux avec H.E.S.S. a une variance excessive de 15 %. Cela devrait être comparé à l'incertitude systématique de 20 % fréquemment citée par H.E.S.S. / The current state-of-the-art experiments in gamma-ray astronomy are the Fermi-LAT in space and the ground-based H.E.S.S., VERITAS and MAGIC experiments. The monitoring of the very-high-energy gamma-ray emitting sources indicates the diverse physics taking place in astrophysical environments. To study the most energetic form of radiation and the most violent phenomena taking place in the Universe, individual source analyses are important. BL Lac objects, a subcategory of active galaxies, are the most abundant source class detected both in the GeV andTeV energies, while pulsar wind nebulae represent the most numerous identified source class in the galactic plane. Both source classes exhibit gamma-ray flux variations.In this thesis, the gamma-ray variability of the BL Lac object B2 1215+30 is presented with Fermi-LAT data. A bright flare, with 16 times the average quiescent flux, was detected in February 2014.In collaboration with the VERITAS experiment, the gamma-ray variability was investigated over five decades in energy. This work resulted in the detection of a luminous flare, seen simultaneously in GeV and TeV energies by both instruments. These results were used to set constraints on the size of the emission region and on the Doppler factor of the relativistic jet. Additionally, the long-term variability was studied using nine years of Fermi-LAT data. This brought out new flux enhancements, which characterize the long-term lightcurve from 100 MeV up to 500 GeV. Other striking characteristics are a steady linear increase of the yearly average flux, together with a hardening of the spectral index. The investigation of the light curve indicates a hint of quasi-periodic behavior with a period of around 1083±32 days.This work includes spectrum and flux variability studies for the well-studied but ever-surprising Crab Nebula at TeV energies with more than a decade of H.E.S.S. observations. The spectrum measured in this work goes from 280 GeV to 62 TeV, making this the first measurement tha textends to such very-high-energies. Considered as a standard candle for ground-based gamma-ray astronomy, the Crab Nebula is also used for calibration and instrument studies. The detection of GeV flares by the Fermi-LAT were unexpected and motivated the search of flux variations at TeVenergies with the H.E.S.S. experiment. The position of the Crab Nebula in the northern hemisphere makes this investigation challenging due to the large systematic uncertainties introduced by the non-optimal observation conditions. This work showed that the systematic uncertainties can be reduced by taking into account the atmospheric transparency. No flux variations were found at energies above 1 TeV from the H.E.S.S. I data. A flare reported by the Fermi-LAT in October 2016 was also investigated. This analysis showed the GeV flare lasting for one month, while the flux withH.E.S.S. II had an excess variance of 15 %. This should be compared to the commonly quoted 20% systematic uncertainty by H.E.S.S. experiment.