Intermediate mass black holes as targets for dark matter searches

Donkere materie zoeken in Intermediate mass black holes

Donkere materie is een hypothetische vorm van materie die niet lijkt te interageren met licht en alleen bekend is door haar gravitationele effecten op zichtbare materie. Naar schatting bestaat ongeveer 85% van de materie in het universum uit donkere materie. Ondanks dat donkere materie de meest voorkomende vorm van materie in het universum is, is ze nog niet direct waargenomen. Intermediate mass black holes (IMBHs) worden verondersteld omgeven te zijn door dichte concentraties van donkere materie, bekend als donkere materie-spikes, waar de annihilatie van donkere materiedeeltjes detecteerbare gammastraling zou kunnen produceren. Grondgebaseerde gammastralingsobservatoria zoals H.E.S.S. en de aankomende Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) zijn ontworpen om dergelijke gammastraling te detecteren.

In dit proefschrift onderzocht Jann Aschersleben de toepassing van patroon-spectra, die 2D-histogrammen van beeldkenmerken weergeven, om convolutionele neurale netwerken (CNNs) te trainen voor de analyse van CTAO-gegevens. Hoewel deze methode de rekentijd aanzienlijk verminderde, presteerde ze minder goed dan directe analyses op basis van CTAO-beelden, wat suggereert dat essentiële informatie verloren gaat in de patroon-spectra-representatie. Daarnaast stelde Aschersleben een fictieve catalogus samen van IMBHs en hun donkere materie-spikes, gebaseerd op de EAGLE-kosmologische simulaties. De analyse toont aan dat we ongeveer 15 IMBHs in onze Melkweg verwachten, voornamelijk in het Galactisch Centrum en het Galactisch Vlak. Aschersleben ontdekte dat huidige en toekomstige gammastralingsobservatoria zoals H.E.S.S. en CTAO gevoelig genoeg zijn om potentiële gammastralingssignalen van donkere materie-annihilatie rond IMBHs te detecteren.

Lees meer: Het heelal bestuderen om de wereld te begrijpen

Jann Aschersleben voerde zijn onderzoek uit bij het Kapteyn Institute for Astronomy. Hij vervolgt zijn loopbaan als data scientist bij TNO.