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Título: Galáxias starburst como fontes de raios cósmicos ultra-energéticos: contribuição para o espectro de energia e composição
Título(s) alternativo(s): Starburst galaxies as sources of ultra-energetic cosmic rays: contribution to the energy spectrum and composition
Autor(es): Mendonça Junior, Jorge Antonio Monteiro de
Orientador(es): Anjos, Rita de Cássia dos
Palavras-chave: Raios cósmicos
Observatórios astronômicos
Galáxias
Campos magnéticos (Física cósmica)
Cosmic rays
Astronomical observatories
Galaxies
Cosmic magnetic field
Data do documento: 31-Jan-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MENDONÇA JUNIOR, Jorge Antonio Monteiro de. Galáxias starburst como fontes de raios cósmicos ultra-energéticos: contribuição para o espectro de energia e composição. 2023. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: A origem dos raios cósmicos ultra-energéticos (Ultra-High Energy Cosmic Rays - UHECRs), ainda é desconhecida, entretanto, a visão mais aceita pelos cientistas é de que os UHECRs são produzidos em objetos astrofísicos ativos: supernovas, pulsares, núcleos ativos de galáxias, Starburst, quasares e radiogaláxias. Nas últimas décadas, observatórios dedicados ao estudos dos UHECRs, como por exemplo o observatório Pierre Auger, obtiveram importantes avanços. Neste trabalho, apresenta-se a análise da possibilidade de galáxias Starburst, em especial M82, NGC253, NGC4945, M83 e NGC1068, serem fontes de UHECRs, devido suas características: alta produção estelar quando comparadas como uma galáxia ordinária, processos internos que podem acelerar partículas (stellar winds) e a sua proximidade (distâncias inferiores a 15 Mpc). O presente trabalho também apresenta uma revisão da física dos raios cósmicos: o espectro de energia, composição química, o Observatório Pierre Auger, os mecanismos de propagação, as interações ao longo de sua trajetória até a Terra e a interação dos UHECRs com o campo magnético da Via Láctea. No decorrer da pesquisa foram utilizados os software CRPropa3 para a simulação da propagação e perdas de energia dos UHECRs e os CRT para simulação da deflexão dos UHECRs ao interagir com o campo magnético de nossa Galáxia.
Abstract: The origin of ultra-high energy cosmic rays (UHECRs) is still unknown. However, the view most accepted by scientists is that UHECRs are produced in active astrophysical objects: supernovae, pulsars, active galactic nuclei, Starburst, quasars, and radio galaxies. In recent decades, observatories dedicated to studying UHECRs, such as the Pierre Auger observatory, have made significant advances. In this work, we present the analysis of the possibility of Starburst galaxies, in particular, M82, NGC253, NGC4945, M83, and NGC1068, are sources of UHECRs due to their characteristics: high stellar production when compared to an ordinary galaxy, internal processes that can accelerate particles (stellar winds) and their proximity (distance less than 15 Mpc). The present work also reviews the physics of cosmic rays: the energy spectrum, chemical composition, the Pierre Auger Observatory, the propagation mechanisms, the interactions along its path to Earth, and the interaction of UHECRs with the magnetic field of the Milky Way. During the research, we used the CRPropa3 software for simulating propagation and energy losses of the UHECRs and the CRT for simulating the deflection of UHECRs when interacting with the magnetic field of our Galaxy.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30919
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