Taborda Pulgarin, Oscar A. (2013) Efectos del campo magnético galáctico en las anisotropías a gran escala de los rayos cósmicos de alta energía. / Effects of the galatic magnetic field in a large scale anisotropies of high energy cosmic rays. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Se realiza un estudio de los efectos del campo magnético galáctico en la propagación de los rayos cósmicos de alta energía, para ello se emplea el modelo de campo magnético propuesto por Jansson y Farrar [1], el cual se ajusta muy bien a las observaciones actuales basadas en dos efectos: Emisión de Sincrotrón y medidas de Rotación de Faraday, además incluye una nueva componente "fuera del plano"que no se ha considerado en modelos anteriores. Se asocian las direcciones de arribo de los rayos cósmicos extragalácticos a la Tierra con las correspondientes direcciones de llegada al Halo de la galaxia el cual se asume como una superficie esférica imaginaria de 20 kpc de radio, para este mapeo se utiliza el método denomiado backtracking que consiste en resolver la ecuación para la trayectoria de una partícula de carga opuesta saliendo de la Tierra y propagándose hacia el Halo. El patrón a gran escala en las direcciones de llegada al Halo es diferente del correspondiente flujo en la Tierra como resultado de la propagación en el campo magnético galáctico; se estudia la influencia del campo regular en dos efectos relevantes: la deflexión en las trayectorias, la cual hace que una dada dirección de llegada al Halo aparezca en otra dirección en la Tierra. Se analiza el caso en que exista una anisotropía dipolar en el flujo incidente al Halo debida a la distribución no homogénea de la materia cercana a nuestra galaxia y cómo este dipolo se ve afectado al observarse en la Tierra. El segundo efecto es debido al movimiento relativo del sistema local (sistema solar) con respecto al resto de la galaxia (y al campo magnético) el cual induce un campo eléctrico que acelera o desacelera las partículas generando un pequeño cambio en su momento y originando anisotropías a gran escala incluso si el flujo es isotrópico al llegar al Halo. Finalmente se estudia dos conjuntos de datos del Observatorio Pierre Auger en búsqueda de anisotropías a gran escala. Los datos analizados son direcciones de arribo de rayos cósmicos detectados desde el 1/1/2004 hasta 31/12/2012 con energías arriba de 4 EeV. Uno de los conjuntos lo componen los eventos verticales que son aquellos con ángulos cenitales entre 0º y 60º y en el otro se agrupan los eventos inclinados u horizontales cuyos ángulos están entre 60º y 80º. El conjunto combinado de estos datos se utiliza en la reconstrucción de una anisotropía dipolar. Los resultados son reportados como amplitudes dipolares y ángulos de declinación y ascensión recta.
Resumen en inglés
A study of the magnetic field's effects on high energy cosmic rays propagation is presented. For this purpose the magenetic field model proposed by Jansson and Farrar [1] is used, which provides a very good t to recent observations based on two effects: Synchrotron Emission and Faraday Rotation Measures, moreover it includes a new "out-of-plane" component that has not been considered in earlier work. The extragalactic cosmic ray arrival directions to the Earth are associated with the corresponding directions reaching the Galactic Halo. The Halo is assumed to be an imaginary spherical surface of radius 20 kpc. For this mapping the so called Backtracking method is used this consists in solving the trajectory equation for an opposite charge particle going out from Earth. The large scale pattern in the arrival directions of cosmic rays that reach the Halo is different from that of the flux arriving to the Earth as a result of the propagation through the galactic magnetic field. The influence of the regular field is studied in two relevant effects: the deflection of the cosmic ray trajectories that makes a given arrival direction to the Halo to appear reaching the Earth from another direction. The case in which the incident flux to the Halo has a dipolar anisotropy due to the inhomogeneity of the matter distribution near our galaxy is analyzed and how this dipole is aected when it is observed on Earth. The second eect is due to the relative motion of the local system (Solar system) with respect to the galaxy (and the magnetic field) this induces an electric eld that accelerates or decelerates the particles generating a small change in their momentum that can originate large scale anisotropies even if the flux was isotropic when it reached the Halo. Finally, two datasets from Pierre Auger Observatory are analyzed searching for large scale anisotropies. The arrival directions of cosmic rays detected from 1/1/2004 to 31/12/2012 with energy above 4 EeV are analized. One of the datasets comprises the vertical events which are those with zenith angles between 0º and 60º and the other group is the inclined events whose angles lie between 60º and 80º. The combined dataset is used for the reconstruction of a dipolar anisotropy. The results are reported in terms of dipolar amplitudes, declination and right ascension angles.
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Cosmic ray propagation; Propagación de rayos cósmicos; Anisotropy; Anisotropía; Magnetic fields; Campos magnéticos; |
| Referencias: | [1] Jansson, R., Farrar, G. R. A new model of the galactic magnetic field. AstroPhys. J., 757 (14), 2012. ArXiv:1204.3662v2 [astro-ph.GA]. xiii, xv, 16, 23, 29 [2] Letessier-Selvon, A., Stanev, T. Ultrahigh energy cosmic rays. arXiv:1103.0031v1 [astro-ph.HE], 2008. 1, 10, 11, 12, 15 [3] Kachelriess, M. Lecture notes on high energy cosmic rays. arXiv:0801.4376v1 [astro-ph], 2008. 1, 3, 8, 15, 34, 35 [4] Stanev, T. High energy cosmic rays. 2a ed. Springer, 2010. 1, 5, 6, 11 [5] Nakamura, K. Cosmic rays. JP G, 37, 2010. Pdg.lbl.gov. 2, 3 [6] Golup, G. T. Estudio de las direcciones de arribo de los rayos cósmicos de ultraalta energía del observatorio Pierre Auger. Tesis Doctoral, Instituto Balseiro, 2012. [7] Kotera, K., Olinto, A. V. The astrophysics of ultrahigh energy cosmic rays. ar- Xiv:1101.4256v1 [astro-ph.HE], 2011. 4, 34 [8] Hillas, A. M. The astrophysics of ultrahigh energy cosmic rays. ARAA, 22, 1984. [9] Ginzburg, V. L., Syrovatskii, S. I. 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| Materias: | Física > Astrofísica |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Gcia. de Física > Sistemas complejos y altas energías > Partículas y campos |
| Código ID: | 432 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 28 Mar 2014 10:12 |
| Última Modificación: | 28 Mar 2014 10:12 |
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