Resumo: Desde as primeiras medidas de raios cósmicos ultraenergéticos, várias colaborações estudaram suas distribuições de direções de chegada na tentativa de revelar a sua origem. Estudar partículas neutras é uma ferramenta interessante para determinar as fontes de raios cósmicos ultraenergéticos. Dado que elas não são defletidas por campos magnéticos, as suas direções de chegada preservam informação sobre a sua origem. Neste estudo, nós focamos no nêutron, um hádron que produz um chuveiro atmosférico indistinguível de um gerado por um próton. Já que somos incapazes de distinguir os chuveiros atmosféricos produzidos por estas duas partículas, nós identificamos um fluxo de nêutrons baseado em um excesso de eventos em torno da direção do alvo. O Observatório Pierre Auger é o maior experimento de raios cósmicos do mundo. A sua configuração permite o estudo de raios cósmicos ultraenergéticos com energias a partir de 10¹? eV. Os raios cósmicos primários interagem no topo da atmosfera, produzindo chuveiros atmosféricos. As partículas secundárias resultantes do desenvolvimento do chuveiro atmosférico são detectadas no nível do solo usando principalmente dois tipos de detectores: o detector de superfície e o detector de fluorescência. Neste trabalho, usamos dados de chuveiros atmosféricos detectados no Observatório Pierre Auger para investigar fluxos de nêutrons vindos de direções pontuais do céu usando eventos detectados pelo detector de superfície. Investigamos todo o céu dentro do campo de visão do Observatório, pixelizando o céu para definir as direções dos alvos e procurando por excessos de eventos em pequenas regiões em torno destas direções que podem indicar um fluxo de nêutrons. Ademais, restringimos a procura olhando para direções específicas do céu onde existem fontes candidatas conhecidas. As fontes candidatas são objetos de interesse astrofísico, principalmente emissores de raios gama, como pulsares, magnetares e microquasares. A região do Centro Galáctico também foi estudada devido ao interesse pelo buraco negro supermassivo central Sagitário A*. Também propomos um novo método para a procura de fontes pontuais de nêutrons, designando um peso para cada raio cósmico reconstruído, representando a densidade de probabilidade deste evento vir da direção da fonte candidata. Simulamos conjuntos de dados usando a técnica do embaralhamento para determinar a contribuição do sinal de fundo. Usando esta técnica, preservamos a exposição do Observatório ao mesmo tempo que apagamos qualquer anisotropia local. Procuramos por excessos de eventos comparando o sinal observado com a contribuição do sinal de fundo. Embora não encontremos evidências de um excesso significativo de eventos que possam indicar um fluxo de nêutrons provenientes de qualquer alvo testado, nós estabelecemos o limite superior para o fluxo de nêutrons em cada caso investigado Ver menos

Abstract: Since the first measurements of ultra-high-energy cosmic rays, several collaborations have explored their arrival direction distribution to reveal their origin. Studying neutral particles is a compelling tool to determine sources of ultra-high-energy cosmic rays. Since they are not deflected by magnetic fields, their arrival directions preserve information about their origin. In this study, we focused on the neutron, a hadron that produces an air shower indistinguishable from one generated by a proton. Since we cannot distinguish air showers produced by these two particles, we identify a neutron flux based on an excess of events around the direction of the target. The Pierre Auger Observatory is the world's largest cosmic ray experiment facility. Its design allows the study of ultra-high-energy cosmic rays with energies above 10¹? eV. The primary cosmic rays interact at the top of the atmosphere, producing air showers. The secondary particles resulting from the air shower development are detected at the ground level using mainly two types of detector: the surface detector and the fluorescence detector. In this work, we use data from air showers detected at the Pierre Auger Observatory to investigate neutron fluxes coming from point directions of the sky using events recorded by the surface detector. We search the whole sky within the field of view of the Observatory, pixelating the sky to define the direction of the targets and looking for excesses of events in small regions around these directions that could indicate a neutron flux. We narrow the search by looking for specific directions of the sky where known candidate sources lie. The candidate sources are objects of astrophysical interest, mainly gamma-ray emitters such as pulsars, magnetars, and microquasars. We also investigate the Galactic center region due to the interest in the central supermassive black hole Sagittarius A*. We propose a new method to search for point sources of neutrons, assigning a weight to each reconstructed cosmic ray representing the probability density of this event coming from the direction of the candidate source. We simulate data sets using the scrambling technique to determine the background contribution. Using this technique, we preserve the exposure of the Observatory while erasing any local anisotropies. We search for event excesses by comparing the observed signal with the background contribution. Even though we do not find evidence of a significant excess of events that could indicate a neutron flux from any tested target, we establish the upper limit for the neutron flux in each investigated case Ver menos