解读残差辐射:银河系非热星际辐射的时变模型
高能天体物理现象
2020-01-08 v2
摘要
银河系中的宇宙线(CRs)是星际介质(ISM)的重要动力学组分,它与其它主要组分(星际磁场与辐射场,以及气体)相互作用,产生跨越电磁谱的宽频带星际辐射。CR 传播及其相关辐射产生的标准建模基于稳态假设,其中 CR 源空间密度用随位置平滑变化且不随时间演化的函数描述。尽管这是一种方便的近似,现实却非如此:初级 CRs 产生并集中于高度局域化的区域(例如超新星遗迹),而这些区域具有有限寿命。在本文中,我们使用最新版本的 GALPROP CR 传播代码,基于真实的三维离散化 CR 源密度分布,并结合其它主要 ISM 组分的全三维模型,对时变 CR 注入及在 ISM 中的传播进行建模,并预测相关的宽频带非热辐射。我们将离散化模型与等效稳态模型的预测进行比较,发现前者预测出了稳态情形所缺失的宽频带非热辐射新特征。离散化模型预测的某些特征可能在 WMAP 和 Planck、最近发射的 eROSITA、Fermi-LAT 的全天观测中,以及 HESS、HAWC 和即将建成的 CTA 的地面观测中被观测到。离散化模型预测的非热辐射也可能为高能伽马射线数据中的疑难异常提供解释,例如 Fermi-LAT 的南北不对称性以及诸如所谓“Fermi 气泡”的残差。
引用
@article{arxiv.1909.02223,
title = {Deciphering Residual Emissions: Time-Dependent Models for the Non-Thermal Interstellar Radiation from the Milky Way},
author = {Troy A. Porter and Gudlaugur Johannesson and Igor V. Moskalenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02223},
year = {2020}
}
备注
Accepted version. Published online Dec 26: ApJ 887, 250 (2019). 22 pages, 14 figures, 2 movies. Movies and configuration files available at the GALPROP website: https://galprop.stanford.edu/