cosmic rays 能否解释银河中心的高离子化率？
高能天体物理现象
2025-08-05 v1
摘要
银河中心分子区（CMZ）位于银河系中心，是一个roughly cylindrical结构的分子气体区，沿着超大质量黑洞 Sagittarius A* 延伸至仙女座距离。CMZ 中 H2 离子化率的平均值为 2e-14 s-1，这一数值比银河系其他任何区域高出 2-3 个数量级。鉴于该区域气体密度高，电磁辐射迅速被吸收，低能宇宙射线（CR）成为唯一有效的离子化剂。因此，人们倾向于认为高 CR 密度能解释如此高的离子化率。然而，由于高能 CR 与介质相互作用会产生伽马射线，其却未被观测到。这表明该假设的 excess 仅存在于低能 CR 光谱中。为约束这一未知的低能成分，我们首先利用伽马射线和射电数据推导高能 CR 注入光谱，再加入各种低能成分。随后，我们采用 Crank-Nicolson 方法数值求解 CR 传输方程，对这些注入光谱进行传输。我们测试了多种 CR 注入情景，发现维持观测到离子化率所需的能量在所有情形下均过高。我们得出结论，CR 不能是 CMZ 中唯一的离子化剂。
引用
@article{arxiv.2508.01344,
title = {Can cosmic rays explain the high ionisation rates in the Galactic centre?},
author = {Sruthiranjani Ravikularaman and Sarah Recchia and Vo Hong Minh Phan and Stefano Gabici},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.01344},
year = {2025}
}
备注
Proceedings of 39th International Cosmic Ray Conference