L'origine dei raggi cosmici galattici è una delle principali questioni aperte nell'astrofisica delle alte energie. I PeVatron sono oggetti in grado di accelerare particelle fino a energie del PeV (=10¹⁵ eV) e sono quindi considerati gli acceleratori di raggi cosmici galattici. La principale firma dei PeVatron è la radiazione gamma ad altissima energia (superiore a 100 TeV). La ricerca dei PeVatron è stata recentemente incentivata dalla scoperta di diverse sorgenti di raggi gamma ad altissima energia da parte del Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) [1].
Recentemente, il resto di supernova (SNR) G106.3-2.7 è stato indicato come un candidato PeVatron molto promettente [2]. Infatti, G106.3-2.7 emette raggi gamma fino a 500 TeV da una regione estesa (~0,2^o) ben separata dalla pulsar SNR (J2229+6114) e in correlazione spaziale con una nube molecolare locale.
Il CTA (Cherenkov Telescope Array) è un progetto mondiale con l'obiettivo di costruire la prossima generazione di telescopi per i raggi gamma ad altissima energia. CTA utilizzerà decine di Imaging Air Cherenkov Telescopes (IACT) di tre diverse dimensioni (diametro dello specchio di 4 m, 12 m e 23 m) dislocati in due siti, uno per emisfero (La Palma sulle Isole Canarie e Paranal in Cile). L'osservatorio rileverà i raggi gamma con un'energia che va da 20 GeV a 300 TeV, rivelando la luce Cherenkov emessa dalla pioggia di particelle cariche prodotta dall'interazione del raggio gamma primario nell'atmosfera superiore [3,4].
Il completamento dell'osservatorio CTA è previsto per il 2025, ma il primo telescopio di grandi dimensioni (LST1) è già installato e sta raccogliendo dati a La Palma.
Sebbene il telescopio LST1 non possa raggiungere una sensibilità sufficiente per accedere a energie superiori a 100 TeV, può fornire dati con risoluzione angolare precisa per stabilire la morfologia spettrale di questo eccitante candidato PeVatron nella regione di energia 1-50 TeV. Le osservazioni di G106.3-2.7 sono iniziate nel 2022 e sono attualmente in corso.
Utilizzando le funzioni di risposta strumentale del telescopio LST1, recentemente determinate all'interno del gruppo CPPM di Marsiglia, lo studente simulerà la sorgente G106.3-2.7 considerando diversi modelli morfologici e spettrali basati su recenti studi fenomenologici. Il primo obiettivo sarà quello di identificare la capacità di LST1 nel determinare la morfologia della sorgente. Successivamente, le mappe del cielo simulate in funzione dell'energia saranno confrontate con le prime osservazioni con LST1 e questo lavoro contribuirà a guidare l'analisi e l'interpretazione di questi primi dati scientifici.
Lo studente utilizzerà lo strumento scientifico ufficiale di CTA (gammapy [5]) in linguaggio Python. Il candidato deve quindi avere una conoscenza di base della programmazione in Python. Questo tirocinio può essere proseguito con una tesi di dottorato.