Systematic Studies of an On-Off-Analysis of H.E.S.S. data in Search for a Signal from the Dark Matter Halo of the Milky Way

Systematische Studien einer On-Off-Analyse mit H.E.S.S. Daten zur Suche nach einem Signal vom Dunkle Materie Halo in der Milchstraße

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-37501
  • The search for dark matter forms one of the key scientific goals in contemporary particle and astroparticle physics. The distribution of dark matter in the Milky Way is thought to be radially symmetric and to peak at the Galactic Centre, which makes the latter a very interesting target for the search for dark matter. Models predict the annihilation or decay of dark matter into standard model particles, among them gamma rays with potentially very high energies (VHE, E ≥ 100 GeV). In this energy regime the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) operates, which is an array of four imaging atmospheric Cherenkov telescopes (IACT) situated in the Khomas highland in Namibia. H.E.S.S. detectsThe search for dark matter forms one of the key scientific goals in contemporary particle and astroparticle physics. The distribution of dark matter in the Milky Way is thought to be radially symmetric and to peak at the Galactic Centre, which makes the latter a very interesting target for the search for dark matter. Models predict the annihilation or decay of dark matter into standard model particles, among them gamma rays with potentially very high energies (VHE, E ≥ 100 GeV). In this energy regime the High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) operates, which is an array of four imaging atmospheric Cherenkov telescopes (IACT) situated in the Khomas highland in Namibia. H.E.S.S. detects gamma rays with energies between about 100GeV and up to several tens of TeV. Furthermore it has observed the Galactic Centre for over 100 hours. In this thesis an on-off-analysis method based on the Model++ reconstruction, a new and very sensitive reconstruction method, is developed. Detailed systematic studies are presented and used to quantify the uncertainty of the developed analysis method. The on-off-analysis method is then applied to the data taken on the Galactic Centre region and upper limits on the velocity-averaged dark matter annihilation cross-section are derived.show moreshow less
  • Die Suche nach Dunkler Materie ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele der modernen Teilchen- und Astroteilchenphysik. Die Verteilung der Dunklen Materie (DM) in der Milchstraße wird als radialsymmetrisch angenommen und hat den h ̈ochsten Wert im Galaktischen Zentrum. Deshalb ist das Galaktische Zentrum eine spannende Region im Hinblick auf die Suche nach Dunkler Materie. Modelle sagen die Annihilation bzw. den Zerfall von DM-Partikeln in Teilchen des Standardmodells, darunter auch Photonen mit sehr hohen Energien (E ≥ 100GeV), voraus. In diesem Energiebereich arbeitet das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), das ein Teleskopsystem bestehend aus vier abbildenden atmosphDie Suche nach Dunkler Materie ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele der modernen Teilchen- und Astroteilchenphysik. Die Verteilung der Dunklen Materie (DM) in der Milchstraße wird als radialsymmetrisch angenommen und hat den h ̈ochsten Wert im Galaktischen Zentrum. Deshalb ist das Galaktische Zentrum eine spannende Region im Hinblick auf die Suche nach Dunkler Materie. Modelle sagen die Annihilation bzw. den Zerfall von DM-Partikeln in Teilchen des Standardmodells, darunter auch Photonen mit sehr hohen Energien (E ≥ 100GeV), voraus. In diesem Energiebereich arbeitet das High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), das ein Teleskopsystem bestehend aus vier abbildenden atmosph ̈arischen Cherenkovteleskopen ist und sich im Khomas Hochland in Namibia befindet. H.E.S.S. weist Gammastrahlen mit Energien zwischen ungef ̈ahr 100GeV und etwa 50TeV nach. H.E.S.S. hat das Zentrum unserer Galaxie l ̈anger als 100 Stunden beobachtet. In der vorliegenden Arbeit wird eine On-Off-Analyse basierend auf der Model++ Rekonstruktion, einer neuen und sehr sensitiven Rekonstruktionsmethode, entwickelt. Desweiteren werden detailierte systematische Studien pra ̈sentiert und verwendet um die Unsicherheiten der entwickelten Methode zu quantifizieren. Die On-Off-Analyse wird dann angewandt um die Daten vom Galaktische Zentrum zu analysieren und obere Grenzen an den Wirkungsquerschnitt der Annihilation der Dunklen Materie zu bestimmen.show moreshow less

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Metadaten
Author:Constanze Jahn
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-37501
Advisor:Gisela Anton
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2013
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2013/09/27
Release Date:2013/10/04
Tag:Diffuse Gammastrahlung
Gamma-Ray astronomy; H.E.S.S. telescope; High Energy Stereoscopic System
SWD-Keyword:Dark matter; Datenanalyse; Galactic Centre; Gammaastronomie
Pagenumber:181
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Physik / Physik
PACS-Classification:90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix) / 95.00.00 Fundamental astronomy and astrophysics; instrumentation, techniques, and astronomical observations / 95.35.+d Dark matter (stellar, interstellar, galactic, and cosmological) (see also 95.30.Cq Elementary particle processes; for brown dwarfs, see 97.20.Vs; for galactic halos, see 98.35.Gi or 98.62.Gq; for models of the early Universe, see 98.80.Cq)
90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix) / 95.00.00 Fundamental astronomy and astrophysics; instrumentation, techniques, and astronomical observations / 95.75.-z Observation and data reduction techniques; computer modeling and simulation
open_access (DINI-Set):open_access
Licence (German):Creative Commons - Namensnennung-NichtKommerziell-KeineBearbeitung