COSI 对银河系正电子湮灭 511 keV 谱线的探测

正电子湮灭的特征，即 511 keV $\gamma$ 射线谱线，于 20 世纪 70 年代首次在指向银河系中心的方向上被探测到，但银河系正电子的来源仍是一个谜。所测得的湮灭流量对应于一个强烈而稳定的正电子产生源，其湮灭率约为 $\sim10^{43}$~e$^{+}$/s。511 keV 辐射是最强的持久性银河系 $\gamma$ 射线谱线信号，并呈现出向银河系中心区域聚集的特征。一个额外的低面亮度成分与银河系盘对齐；然而，后者的形态尚未被很好约束。康普顿能谱仪与成像仪(Compton Spectrometer and Imager, COSI)是一个气球载软 $\gamma$ 射线(0.2--5 MeV)望远镜，旨在进行宽视场成像与高分辨率能谱测量。其主要目标之一是增进我们对银河系正电子的理解。COSI 于 2016 年 5 月至 7 月从新西兰瓦纳卡进行了为期 46 天的气球飞行，本文报道基于这些观测对 511 keV 辐射的探测及其能谱与空间分析。为将银河系正电子湮灭辐射与仪器本底分离，我们开发了一种利用 COMPTEL 数据空间分离天体信号的技术。借助该方法，我们实现了 511 keV 谱线 7.2$\sigma$ 的探测。我们发现其空间分布与单点源不一致，且似乎比先前报道的更宽。