German Title: Eine detaillierte Studie der H.E.S.S.-Daten aus dem Galaktischen Zentrum

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Abstract

H.E.S.S. ist ein System aus vier abbildenden Cherenkov-Teleskopen und untersucht sehr hochenergetische (E > 100 GeV) Gammastrahlung aus dem Universum, die bei nichtthermischen Prozessen entsteht. Aufgrund seiner Lage in der S¨ud-Hemisph¨are kann das H.E.S.S.-Experiment sehr empfindliche Beobachtungen von einem großen Teil der Galaktischen Ebene durchf¨uhren. Die große Menge an gesammelten Daten aus der Region des Galaktischen Zentrums erlaubt detaillierte Studien der dort detektierten Emission, die dazu dienen, den Ursprung der Strahlung sowie die dort stattfindenden physikalischen Prozesse zu untersuchen. Neuentwickelte Methoden für die Analyse der diffusen Emission aus dem Galaktischen Zentrum erm¨oglichen eine weitgehende Einschr¨ankung der Diffusions- Parameter f¨ur die hadronische kosmische Strahlung, falls diese f¨ur die beobachtete Gamma- Emission verantwortlich ist. Der zweite Teil der Arbeit handelt von der Analyse der Daten im Bezug auf m¨ogliche Signale von Paar-Annihilation der Dunklen Materie in der gleichen Region, die zur Bestimmung der oberen Grenzen sowohl f¨ur einen m¨oglichen Fluß-Beitrag durch spektrale Signaturen als auch f¨ur den gesamten Wechselwirkungsquerschnitt der Paar-Annihilation f¨uhrt.

Translation of abstract (English)

The High Energy Stereoscopic System, H.E.S.S., is an array of four imaging atmospheric Cherenkov telescopes, located in the Khomas highlands of Namibia, designed for the exploration of very high-energy (E > 100 GeV) gamma-ray emission in the universe, arising in non-thermal processes. Its location in the southern hemisphere renders sensitive observations of a large region of the Galactic Plane possible. In particular, a deep exposure of the Galactic Center region allows detailed studies of the observed emission, helping to identify the sources of the radiation and the physics processes at play. In this thesis, new methods are developed to study both the morphological and spectral properties of diffuse very high-energy gamma-ray emission from the Galactic Center region. Assuming that the radiation originates from hadronic interactions of diffusing cosmic rays with the ambient matter, this study helps to constrain the parameter space of cosmic-ray diffusion in the Galactic Center region. The second part of this work introduces new methods to search for signals of Dark Matter annihilations, putting upper-limits on the production of spectral line features in the H.E.S.S. Galactic Center data. Finally, an upper-limit on the total annihilation cross-section of Dark Matter particles is derived.