来自银河系中心的弥漫伽马射线辐射：多重能量注入模型

我们提出，观测到的来自银河系中心方向的弥漫伽马射线辐射的能量源是银河系黑洞 Sgr A*，当恒星以$\sim 10^{-5}$ yr$^{-1}$的速率被捕获时，它变得活跃。随后恒星被潮汐瓦解，其物质被吸积进入黑洞。在活跃期间，具有特征能量$\sim 6\times 10^{52}$ erg/次捕获的相对论性质子被喷射出来。在 Sgr A*内部半径$\sim 50$ pc、密度$\ge 10^3$ cm$^{-3}$的小中央核球区域内，超过 90% 的这些相对论性质子因质子 - 质子碰撞而在$\tau_{pp} \sim 10^4$年的时间尺度上消失。由质子 - 质子碰撞产生的中性π介子衰变所导致的伽马射线强度，随最后一次恒星捕获后的时间$t$按$e^{-t/\tau_{pp}}$衰减。少于 5% 的相对论性质子从中央核球区域逃逸，由于外部气体密度可降至$\sim 1$ cm$^{-3}$，它们能存活并保持能量超过$10^7$年。它们在因质子 - 质子碰撞消失之前可以扩散到$\sim 500$ pc 的区域。在特征注入率为$10^{-5}$ yr$^{-1}$的多重注入模型中，预计由这些逃逸质子与该区域气体碰撞产生的中性π介子衰变所致的观测弥漫 GeV 伽马射线对时间不敏感。我们模型计算的 GeV 和 511 keV 伽马射线强度与 EGRET 和 INTEGRAL 的观测结果一致，然而，我们计算的飞行中湮灭率无法产生足够的强度来解释 COMPTEL 数据。