银河系内区正电子湮灭运动学的约束

宇宙正电子($e^+$)与星际介质(ISM)中电子的湮灭产生了天空中最强的持久伽马射线线信号。50年来，这一511 keV辐射一直困扰着观测者与理论家。理解 $e^+$ 天体物理学的核心问题之一在于宇宙线传播，尤其在低动能(< 10 MeV)下。我们旨在阐明 $e^+$ 如何传播以及由此产生的辐射形态。我们通过推断银河系内弧度区511 keV线的运动学信息来探讨这一“正电子之谜”。这约束了传播场景与源种群。通过剖析由INTEGRAL/SPI测得的511 keV辐射，我们推导了天空中各独立区域的光谱。质心能量被转换为多普勒频移，代表沿不同经度的视线速度。这得到了 $e^+$ 湮灭的经度-速度图。我们还确定了多普勒增宽以研究随银河系变化的湮灭条件。我们发现511 keV线中的视线速度与零一致，也与CO观测及放射性Al-26测量的星系旋转一致。内60度内的速度梯度被确定为 $4\pm6$ km/s/deg。511 keV线宽作为经度的函数在 $2.43\pm0.14$ keV 处保持恒定。正电子素分数沿银道面为1.0。盘中的微弱信号使 $e^+$ 湮灭是否与Al-26中观测到的高速度相关、还是与银河系ISM的普通旋转成分相关这一问题悬而未决。我们确认了先前结果，即 $e^+$ 在湮灭前被减速至10 eV能量尺度，并将体多普勒增宽贡献约束为<1.25 keV。因此，真实的湮灭条件仍不清楚。