伽马射线伪装成热 CGM 气体：圆盘中子介质中软 X 射线发射的反 Compton 起源

观察认为银河系 (MW)、安尼玛德和较低质量的星系 exhibit 延伸至 $R\gtrsim100\,$kpc 的软 X 射线 diffuse 暗 halo 位于星系周围介质 (CGM)。如果将其解释为热辐射，浅表面亮度轮廓 $S_{X}\propto R^{-1}$ 难以解释，与其他观测相矛盾。我们表明，这些 halo 实际上源于 CMB 光子与 GeV 级宇宙射线 (CR) 电子的反 Compton (IC) 散射。GeV 电子拥有 ~Gyr 的寿命，逸出星系，形成直径伸缩至 $\gtrsim100\,$kpc 的浅层分布，在此处对 CMB 的 IC 散射应产生软的、类似热的 X 射线谱，峰值约为 ~keV。观测到的 keV 级 halo 亮度和表面亮度轮廓与来自当地星际介质 (LISM) 的 CRs 逸出星系后应产生的亮度良好吻合，能量情况与已知的来自超新星 (SNe) 和/或 AGN 的 CRs 相符，适用于质量约 $M_{\ast}\lesssim2\times 10^{11}\,M_{\odot}$ 的星系。对于更高质量的星系，观测到的 X 射线亮度超过 IC 预测，应由热气体主导。在 MW+M31 中，相同模型的逸出 CRs 能复制伽马射线观测，假设 LISM 样似的质子-电子比和 CR 压力支配的 halo。在其他所有 halo 中，射电和 $\gamma$-射线亮度均低于可探测极限。如果事实如此，观测提供了关于 CGM 和 CR 物理的定性新约束：X 射线亮度直接追踪 CGM 中 CR leptons 能量密度。这一值在银河系 CGM 中与 LISM 值在 10 kpc 内吻合，遵循逸出 CRs 在 CGM 中预期的剖面。推导出的 CR 压力是银河系 CGM 压力预算的主要组成部分。X 射线表面亮度和亮度允许进一步确定 CGM 在半径 $\sim10-1000\,$kpc 范围内的扩散性。这些值在小半径处与 LISM 值吻合，但在 CGM 中随半径增加。