约束高能宇宙微中子源：启示与展望

我们考虑了由当前IceCube数据中未探测到产生$\gtrsim50$ TeV μ子多重态的稳态高能中微子源所设定的河外中微子源本地($z=0$)密度($n_0$)的极限，同时考虑了源的红移演化、光度函数和中微子能谱。我们表明，该下限对源能谱依赖适中，而对红移演化强烈依赖。我们发现，对于快速演化的标准烛光源（$n_s\propto{(1+z)}^3$），$n_0\gtrsim{10}^{-8}-{10}^{-7}~{\rm Mpc}^{-3}$；对于非演化源，$n_0\gtrsim{10}^{-6}-{10}^{-5}~{\rm Mpc}^{-3}$。它们对应的中微子光度上限分别为$L_{{\nu_\mu}}^{\rm eff}\lesssim10^{42}-10^{43}~{\rm erg}~{\rm s}^{-1}$和$L_{{\nu_\mu}}^{\rm eff}\lesssim10^{41}-10^{42}~{\rm erg}~{\rm s}^{-1}$。将这些结果应用于广泛类别的潜在源，我们表明与活动星系核相关的强耀变体喷流不太可能是主要源。对于几乎所有其他稳态候选源类（包括星暴星系、射电星系、星系团和星系群），在$\sim0.1-1$ PeV处探测器灵敏度提高一个数量级将使得能够探测（作为点源）少数最亮天体。这种提高可由IceCube-Gen2和升级版KM3NET等下一代探测器提供，能将$n_0$的极限改善两个数量级以上。未来的伽马射线观测（由Fermi、HAWC和CTA进行）将在确认中微子与其源的关联中发挥关键作用。