title: We are number one
title: Searching for gamma-ray emission from the radio-galaxy M87 in data of the first Large-Sized Telescope of the Cherenkov Telescope Array Observatory
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Nickel, Lukas
Publisher: name: TU Dortmund
Year: 2024
Subjects: subject: Astronomie
subject: LST
subject: CTAO
subject: Gamma-ray astronomy
subject: 530
subject: Cherenkov Telescope Array
subject: Gammaastronomie

description: Eine Vielzahl von Gammastrahlungsquellen wurde milthilfe der aktuellen Genera- tion von Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs)-Experimenten gefunden. Dennoch verbleiben fundamentale Fragen offen: Wie werden die Teilchen der kosmischen Strahlung beschleunigt? Was können wir über die extremen Umgebungen nahe von schwar- zen Löchern und Supernovae lernen? Wird die Dunkle Materie jemals gefunden werden? Um diese Fragen zu beantworten, werden sowohl Experimente benötigt, die um ein Vielfaches sensitiver als die derzeit verfügbaren sind, als auch neue Methoden der Daten- analyse. Zu diesem Zweck wird derzeit ein neues Observatorium errichtet, das Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). Der erste Teleskopprototyp, das Large-Sized Te- lescope Prototype (LST-1) auf La Palma wurde 2018 eingeweiht. Seitdem nimmt es als Teil des Inbetriebnahmeprozesses Daten auf und bringt erste wissenschaftliche Erkenntnisse hervor während die weiteren Teleskope errichtet werden. In dieser Arbeit werden Daten aus Beobachtungen der Radioquelle M87 analysiert, die von dem LST-1 zwischen April 2021 und Januar 2024 aufgenommen wurden. Dazu kommen die low-level Software des LST-1, lstchain, und das CTAO Science Tool gammapy zum Einsatz. Eine dreidimensionale Analyse wird entwickelt und Modelle für die Untergrund- abschätzung erstellt. Diese zeigen, dass die Annahme radialer Symmetrie im Allgemeinen nicht erfüllt ist und die Detektorantwort in einer allgemeineren Form beschrieben werden sollte. Der gemessene Überschuss aus der Richtung von M87 ist nicht inkompatibel mit der Untergrunderwartung, sodass eine Detektion der Quelle nicht möglich ist. Allerdings ergibt eine Modellierung des Quellüberschusses Ergebnisse, die kompatibel zu früheren Messungen von M87 während Phasen niedriger Aktivität sind.
description: Using the current-generation experiments of Imaging Atmospheric Cherenkov Tele- scopes (IACTs), a plethora of gamma-ray sources have been found in the sky. Nonetheless, there remain fundamental open questions in the field: How are cosmic rays accelerated? What can be learned about the extreme environments around black holes or supernovae? Will dark matter ever be found? Fully solving these questions will require experiments that are much more sensitive than currently available as well as more advanced methods of data analysis. To this end, a new observatory is currently under construction: the Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO). The first prototype telescope, the Large-Sized Telescope Prototype (LST-1) on La Palma was inaugurated in 2018. It is since taking data and producing the first scientific results as part of the commissioning while more telescopes of the CTAO are built. In this thesis, data from observations of the radio galaxy M87 taken with the LST-1 between April 2021 and January 2024 is analyzed using the low-level analysis pipeline for the LST-1, lstchain, and the CTAO science tool gammapy. A three-dimensional analysis is developed and performed, including the construction of three-dimensional background models. From the produced background models, it is apparent that the assumptions of radial symmetry are in general not fully met and more general forms need to be considered to describe the detector response. The measured excess from the position of M87 is not incompatible with the background expectation, so a detection of the source can not be claimed. However, modeling the measured excess, it is found to be consistent with previous measurents of the source during periods of low source activity.