甚高能弥漫银河系伽马射线通量

弥漫银河系伽马射线通量的观测是研究银河系不同区域宇宙线的最有力工具，因为光子的能量与角分布编码了整个银河系中相对论性粒子的密度与能谱形状的信息。一个具有根本重要性的开放问题是，银河系遥远区域的宇宙线是否具有与地球上观测到的相同能谱形状。若质子与原子核的能谱形状在全银河系相同，则弥漫伽马射线通量的主导强子成分必须具有这样的角分布：在修正吸收效应后，它是能量无关的。为实验研究这种弥漫通量能量与角依赖可分解性的有效性，有必要在极宽能量范围内比较观测结果。将观测拓展至 $E_\gamma \simeq 0.1$--10~PeV 能量极具意义，因为它允许研究被称为“膝”的特征附近的宇宙线能谱。此能量范围内光子的吸收概率不可忽略，并会扭曲弥漫通量的能量与角分布，因此精确计算吸收效应对于数据解释是必要的。本工作中我们给出了在不同宇宙线能谱空间依赖假设下构建的甚高能弥漫伽马射线通量预言，并讨论了当前与未来探测器的观测潜力。