银河宇宙射线质子密度的三维断层重建
高能天体物理现象
2026-05-22 v1 星系天体物理
摘要
cosmic rays（CRs）是星际介质（ISM）中普遍的非热成分。其分布的三维数据驱动地图对于理解CR传输并约束其源的空间分布至关重要。本文我们重建了银河宇宙射线质子（CRp）密度的三维空间分布。我们对来自CRps与星际气体之间非弹性Had性相互作用产生的扩散伽马射线辐射进行建模。基于十年费米-LAT观测得到的尘埃相关扩散伽马射线辐射图与三维气体密度模型，我们通过形态匹配方法推断CRp的空间分布。CRp密度场的对数空间被定义在球面乘以径向网格上，同时该场及其相关结构通过迭代图谱细化（Iterative Charted Refinement）同时推断。重建的三维CRp密度场的后验分布通过几何变分推断近似。重建的CRp密度显示出光滑但具有空间结构的分布，在银河盘上动态范围有限。我们发现CRp密度向内侧银河出现适度增强。推导出的在太阳位置的归一化值与AMS-02仪器的局部CR测量结果一致。
引用
@article{arxiv.2605.22739,
title = {A Three-Dimensional Tomographic Reconstruction of the Galactic Cosmic-Ray Proton Density},
author = {Hanieh Zandinejad and Jakob Roth and Vo Hong Minh Phan and Gordian Edenhofer and Philipp Frank and Philipp Mertsch and Ralf Kissmann and Andrés Ramírez and Laurin Söding and Torsten A. Enßlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22739},
year = {2026}
}