Fermi 以伽马射线讲述的宇宙射线故事
高能天体物理现象
2019-08-13 v1
摘要
由于宇宙射线是受磁场扰乱的带电粒子，结合直接测量与其他观测对于理解其起源和传播至关重要。当高能粒子穿越物质和电磁场时，它们会以中性相互作用产物的形式留下痕迹。其中，伽马射线追踪了原子核与星际气体发生非弹性碰撞以及轻子经历轫致辐射和逆康普顿散射的相互作用。Fermi 大视场望远镜 (LAT) 收集的数据因此向我们讲述了宇宙射线从源出发穿过其宿主星系的旅程。超新星遗迹作为一个显著的伽马射线源群体脱颖而出，而与星际物质相互作用的年老遗迹最终显示出加速原子核存在的有力证据。然而，激波加速器所能达到的最大能量仍缺乏严格约束。天鹅座 X (Cygnus X) 是一个由 LAT 确认拥有宇宙射线源的大质量恒星形成区，为研究风驱动湍流对早期传播的影响提供了测试案例。宇宙射线在银河系中大尺度传播产生的星际发射以前所未有的细节被揭示，挑战了建模中使用的一些简单假设。此外，星系中宇宙射线诱导的伽马射线光度与其大质量恒星形成率呈准线性比例关系，这表明对于大多数系统而言，宇宙射线中的很大一部分能量逃逸到了星系际介质中。核产生模型以及靶气体和辐射场的分布尚未被足够精确地确定，这是充分利用伽马射线数据的关键。尽管如此，Fermi 正在收集的数据以及互补观测正使我们越来越接近解开宇宙射线之谜。（摘要删节）
引用
@article{arxiv.1311.2896,
title = {A tale of cosmic rays narrated in gamma rays by Fermi},
author = {L. Tibaldo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2896},
year = {2019}
}
备注
Write-up from highlight talk at the 33rd ICRC, Rio de Janeiro, July 2013. To appear in Brazilian Journal of Physics. 8 pages, 4 figures