Neue hybride Rekonstruktionstechniken für erste Analysen von ultra-hochenergie-Daten des TAIGA Detektors

• Antragsteller: Dr. Martin Tluczykont
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408077330

Die Beschleuniger der Galaktischen kosmischen Strahlung höchster Energien, die Pevatrone, konnten nach wie vor nicht identifiziert werden. Empfindlichen Beobachtungen von Gamma-Strahlung im ultra-Hochenergiebereich (E>10 TeV bis einige 100 TeV) sind der Schluessel zu dieser Aufgabe. Um diesen Energiebereich zu erschliessen, sind Detektoren mit sehr grossen instrumentierten Flächen erforderlich. Derzeit existierende und geplante Instrumente verfolgen die gut etablierten Ansätze der stereoskopischen Luft-Cherenkov Technik oder der nicht-abbildenden Teilchen-Schauerfront Technik. Das Deutsch-Russische TAIGA Experiment leistet Pionierarbeit bei der Einfuehrung eines Hybriden Ansatzes, in dem weit gestreute Luft-Cherenkov Teleskope mit einem Cherenkov "Timing-array" (auf präziser Zeitinformation basierte nicht-abbildende Luftschauertechnik) kombiniert wird. Die einzelnen Teleskopbilder werden hierbei mit der Zeit- und Amplitudeninformation des Timing-arrays mit Hilfe einer neuartigen Rekonstruktionsmethode kombiniert. In unseren bisherigen Arbeiten konnten wir zeigen, dass eine solche Kombination eine mit klassichen stereoskopischen Cherenkov-Teleskop Experimenten vergleichbare Leistungsfähigkeit erreicht, und dabei gleichzeitig die Anzahl der nötigen Teleskope drastisch reduziert.Das Hauptziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Verifizierung neuer und optimierter hybrider Rekonstruktionstechniken für eine solche Kombination. Dabei werden ausgiebige realistische Luftschauer- und Detektorsimulationen angewendet. Wir werden diese Methoden auf erste TAIGA Daten anwenden, und die ersten sensitiven Punktquellenanalysen prominenter Quellen in diesem Energiebereich durchführen. Mit den ersten Daten des Experimentes werden wir das ultra-hochenergie-Ende des Emissionsspektrums des Krebsnebels erkunden. Dies entspricht der Beobachtung eines Elektron-Pevatrons bei der Beschleunigung. Schliesslich werden wir weitere Physik-Motivationen (Teilchen-Beschleunigung, Photon-Propagation, schwere dunkle Materie, etc.) für ultra-hochenergie Gamma-Astronomie in diesem neuen Beobachtungsfenster herausarbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Dieter Horns