利用未来地面实验对费米气泡甚高能伽马射线辐射的约束

由费米大面积望远镜（LAT）在银河系中心费米气泡（FBs）处探测到的亚 TeV 伽马射线的起源仍不确定。在强子模型中，质子及/或原子核的加速及其随后与气泡内气体的相互作用可产生观测到的伽马射线。近来，高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台报道了在北费米气泡银纬 $b\gtrsim 6^\circ$ 处无伽马射线超出，从而得到 $1.2-126$ TeV 能段的通量上限。这些上限与费米-LAT 在 $|b|\ge 10^\circ$ 处测得的伽马射线能谱一致，其中在能量 $\gtrsim 100$ GeV 处明显存在指数截断。然而，FB 在 $|b|\le 10^\circ$ 处的伽马射线能谱在最新结果中直至约 1 TeV 均未显示任何截断迹象，仍缺乏约束。即将建成的切伦科夫望远镜阵列（CTA）将以 20 GeV 至 300 TeV 间前所未有的灵敏度开展银河系中心巡天。本工作中，我们利用规划的 CTA 深场中心与扩展巡天进行形态学及经典 on/off 分析，并估算 CTA 对 FB 强子伽马射线通量模型的灵敏度，该模型最佳拟合 $|b|\le 10^\circ$ 处能谱，且其对应中微子通量模型最佳拟合冰立方中微子天文台给出的乐观中微子能谱。我们还利用未来地面切伦科夫探测器高海拔宇宙线观测站（LHAASO）进行了灵敏度分析。我们发现，CTA 将能以规划观测策略在 $\approx$ 200 GeV–100 TeV 范围发现或约束 $|b|\le 10^\circ$ 处的 FB 伽马射线通量，而若能达到 $\lesssim 10\%$ 的系统误差，LHAASO 或可约束 $\approx 100$~GeV–100~TeV 范围内的辐射。