La historia de la astronomía es tan antigua como alcanzan nuestros registros. Todas
las civilizaciones han estado interesadas en el estudio del cielo nocturno, sus objetos
y fenómenos. Estas observaciones se realizaron a simple vista hasta el comienzo
del siglo XVII, cuando Galileo Galilei empezó a usar un instrumento desarrollado
recientemente llamado telescopio. Desde entonces, el rango de longitudes de onda
accesible ha ido creciendo, con una explosión en el siglo XX gracias al desarrollo de
instrumentos para observar los diferentes rangos: antenas (radio y submilimétrico),
telescopios (óptico e infrarrojo) y satélites (ultravioleta, rayos X y rayos gamma de
baja energía). Las últimas longitudes de onda del espectro electromagntico a las que
se han accedido han sido los rayos gamma de muy alta energía. En este rango, los
flujos son tan bajos que no pueden ser observados por instrumentos espaciales, cuyas
áreas de colcción típicas son del orden de O(1) m2. Para detectar esta radiación,
usamos la conocida como “imaging atmospheric Cherenkov technique”, basada en la
detección de los flashes de luz Cherenkov que los rayos gamma de muy alta energía
producen cuando interaccionan con la atmósfera. Este campo es muy joven, con
la primera fuente descubierta en 1989 por el pionero telescopio Whipple. Es muy
dinámico, con más de 150 fuentes detectadas hasta la fecha, la mayoría de ellas por
MAGIC, HESS y VERITAS, que forman la generación actual de estos instrumentos.
Finalmente, el campo es también muy prometedor, con la preparación de la siguiente
generación de telescopios de este tipo: CTA, una matriz de telescopios que se espera
completar en 2020.
El trabajo presentado en esta tesis comprende todos los esfuerzos que he realizado
para hacer que la astronomía de rayos gammas usando telescopios Cherenkov avance.
La Parte I de la tesis es una introducción al universo no térmico, la técnica de “imaging
atmospheric Cherenkov” y los IACTs MAGIC and CTA. La Parte II comprende
todo el trabajo técnico realizado para conseguir bajar el umbral de energía de los
IACTs. Esta parte incluye la simulación, caracterización y test del sistema de trigger
analógico dise˜nado para alcanzar el umbral de energía más bajo posible con los
LSTs de CTA. Junto a este trabajo, se ha buscado mejorar el sistema de trigger del
telescopio MAGIC simulando, testando y poniendo en marcha un nuevo concepto de
sistema de trigger estéreo para MAGIC . Este nuevo sistema, que usa la información
de la posición de las cascadas en cada una de las cámaras de MAGIC para eliminar
ruido, se denomina “Topo-trigger”.
La parte científica de la tesis trata de fuentes galácticas observadas con los telescopiosMAGIC
En la Parte III hablo del análisis de la emisión de rayos gamma de muy alta energía de pleriones: El descubrimiento de emisión de rayos gamma de muy alta
energía del desconcertante plerión 3C 58, probable remanente de la SN 1181 AD y
el plerión más débil detectado a estas energías hasta la fecha; la caracterización de
la cola de emisión a las más altas energías detectadas desde la nebulosa del Cangrejo
observándola a los más altos ángulos zenitales posibles; y el estudio de una
componente adicional debido al efecto Compton inverso en los estallidos de rayos
gamma reportados por el satélite Fermi-LAT en el régimen de sincrotrón. La Parte
IV incluye la búsquedas de rayos gamma de muy alta energía de estrellas variables
cataclísmicas. En un contexto multibanda, estudiamos la naturaleza de la emisión de
rayos gamma de alta energía previamente declarada de la variable cataclísmica AE
Aqr. También realizamos observaciones de novas y una nova enana para desvelar
los mecanismos de aceleración que tienen lugar en este tipo de objetos y descubrir
una componente hadrónica putativa de la emisión de rayos gamma de baja energía.
Un capítulo de conclusiones resume todo el trabajo realizado y los prospectos relacionados
con los temas tratados en esta tesis. / The history of astronomy is as ancient as the reach of our written records. All the human
civilizations have been interested in the study and interpretation of the night sky
and its objects and phenomena. These observations were performed with the naked
eye until the beginning of the 17th century, when Galileo Galilei started to use an
instrument recently developed called telescope. Since then, the range of accessible
wavelengths has been increasing, with a burst in the 20th century with the developing
of instruments to observe them: antennas (radio and submillimeter), telescopes
(optical, IR) and satellites (UV, X-rays and soft gamma rays). The last wavelength
range accessed was the Very-High-Energy (VHE) gamma rays. At this range fluxes
are so low that it is not possible to use space-based instruments with typical collection
areas of O(1) m2. We must resort to the imaging atmospheric Cherenkov
technique, which is based on the detection of the flashes of Cherenkov light that
VHE gamma rays produce when they interact with the Earth’s atmosphere. The
field is very young, with the first source discovered in 1989 by the pioneering Whipple
telescope. It is very dynamic with more than 150 sources detected to date, most
of them by MAGIC, HESS and VERITAS, that make up the current generation of
instruments. Finally, the field is also very promising, with the preparation of a next
generation of imaging atmospheric Cherenkov telescopes: CTA, that is expected to
start full operation in 2020.
The work presented in this thesis comprises my e orts to take the ground-based
-ray astronomy one step forward. Part I of the thesis is an introduction to the nonthermal
universe, the imaging atmospheric Cherenkov technique and the Imaging
Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs) MAGIC and CTA. Part II deals with
several ways to reduce the trigger threshold of IACTs. This includes the simulation,
characterization and test of an analog trigger especially designed to achieve the
lowest possible energy threshold with the LSTs of CTA. Together with this work,
the trigger of the MAGIC telescopes was improved. We have simulated, tested and
commissioned a new concept of stereoscopic trigger. This new system, that uses
the information of the position of the showers on each of the MAGIC cameras, is
dubbed “Topo-trigger”.
The scientific fraction of the thesis deals with galactic sources observed with the
MAGIC telescopes. In Part III, I talk about the analysis of the VHE
-ray emission
of Pulsar Wind Nebulae (PWNe): the discovery of VHE
-ray emission from the
puzzling PWN 3C 58, the likely remnant of the SN 1181 AD and the weakest PWN
detected at VHE to date; the characterization of the VHE tail of the Crab nebula by observing it at the highest zenith angles; and the search for an additional inverse
Compton component during the Crab nebula flares reported by Fermi-LAT in the
synchrotron regime. Part IV is concerned with searches for VHE
-ray emission of
cataclysmic variable stars. I studied, on a multiwavelength context, the VHE
-ray
nature of the previously claimed pulsed
-ray emission of the cataclysmic variable
AE Aqr. I also performed observations of novae and a dwarf nova to pinpoint the acceleration
mechanisms taking place in this kind of objects and to discover a putative
hadronic component of the soft
-ray emission.
A conclusion chapter summarizes all the work performed and lists prospects related
with the topics treated in this thesis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UAB/oai:www.tdx.cat:10803/299795 |
| Date | 02 July 2015 |
| Creators | López Coto, Rubén |
| Contributors | Cortina Blanco, Juan, Blanch Bigas, Oscar, Fernández Sánchez, Enrique, Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física |
| Publisher | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Source Sets | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 365 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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