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000809345 245__ $$aSearch for signatures of cosmic-ray deflection induced by magnetic fields with the Pierre Auger Observatory$$cvorgelegt von Marcus Wirtz, M.Sc.$$honline
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000809345 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2021
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000809345 5203_ $$aEs werden zwei Analyseansätze vorgestellt, um nach Signaturen der Ablenkung ultrahochenergetischer kosmischer Strahlung zu suchen, die durch kosmische Magnetfelder induziert werden. Die erste Analyse basiert auf einer klassischen Hauptkomponentenanalyse der Ankunftsrichtungsverteilung innerhalb einer kreisförmigen Region des Himmels. Die Haupt- und Nebenachsen der Eigenvektoren tangential zur lokalen Himmelskugel werden verwendet, um eine Observable zu bilden, die sensitiv auf die Ausdehnung der Ereignisverteilung innerhalb der Region ist. In der zweiten Analyse wird die Orientierung der Ablenkungsmuster durch sphärische harmonische Funktionen parametrisiert, die durch ein Likelihood-ratio Ansatz optimiert werden. Hier wird ein ausgedehnter Ereignisüberschuss in der Nähe jedes Ereignisses durch die Verwendung einer elliptisch geformten Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion ausgewertet, wobei die Hauptachse mit der Vorhersage aus der sphärischen harmonischen Funktion ausgerichtet ist. Um eine erwartete Empfindlichkeit zu ermitteln, wurde in dieser Arbeit eine astrophysikalische Simulationssoftware für ein Universum mit beliebiger räumlicher Verteilung der Quellen entwickelt. Beide Analysen werden auf Daten des Pierre-Auger-Observatoriums mit Energien über 20 EeV und 40 EeV angewendet. Während bei der ersten Analyse das Ergebnis auf Daten vollständig mit der isotropen Null-Hypothese vereinbar ist, wird das Ergebnis der zweiten Analyse nur von 0,11% der isotropen Realisierungen des Himmels erreicht. Nach der Bestrafung für einen Scan der Ellipsengeometrie erhöht sich die isotrope Wahrscheinlichkeit auf etwa 1,76%. Das signifikanteste Muster wurde bei galaktischen Koordinaten von (l, b) = (-60°, -5°) gefunden, was gut durch kosmische Strahlung vom aktiven galaktischen Kern Centaurus A oder von der Starburst-Galaxie NGC 4945 erklärt werden kann.$$lger
000809345 520__ $$aTwo analysis approaches are presented to search for signatures of ultra-high energy cosmic-ray deflection induced by cosmic magnetic fields. The first analysis is based on a classical principal component analysis of the arrival-direction distribution within a circular region of the sky. The major- and minor axes of the eigenvectors tangentially to the local celestial sphere are used to build an observable which is sensitive to the elongation of the event distribution within the region. In the second analysis, the orientation of deflection patterns is parameterized by a spherical harmonics expansion and optimized by a gradient-descent based fit using a likelihood-ratio approach. Here, an elongated event excess in the vicinity of each cosmic ray is evaluated by employing an elliptically-shaped probability density function where the major axis is aligned with the prediction from the spherical harmonics. To state an expected sensitivity, an astrophysical simulation software for an universe with arbitrary spatial distribution of sources featuring a rigidity-based acceleration mechanism was developed in this work. Both analyses are applied to data of the Pierre Auger Observatory with energies above 20 EeV and 40 EeV, respectively. While in the first analysis the resulting response on data is entirely compatible with the isotropic null-hypothesis, the outcome of the second analysis is only achieved by 0.11% of the isotropic realizations of the sky. After the penalization for a scan of the ellipse geometry, the post-trial isotropic chance probability is about 1.76%. The most significant pattern was found at Galactic coordinates of (l, b) = (−60°, -5°), which might well be explained by cosmic-ray events originating from the active galactic nucleus Centaurus A or the starburst galaxy NGC 4945.$$leng
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