星暴星系中的弥漫硬 X 射线辐射作为甚高能电子的同步辐射
摘要
[节选] 星暴星系产生的弥漫硬 X 射线 (2 - 10 keV) 辐射的起源是一个长期存在的问题。我们提出，10 - 100 TeV 电子和正电子 (e+/-) 的同步辐射可以对该辐射产生贡献，因为星暴具有强磁场。我们考虑了这些能量下 e+/- 的三个来源：(1) 超新星遗迹直接加速的初级电子；(2) 在星暴的致密星际介质 (ISM) 中，由宇宙线 (CR) 质子与气体核之间的非弹性碰撞产生的 介子次级 e+/-；(3) 由 10 - 100 TeV 伽马射线与星暴的强远红外 (FIR) 辐射场之间的相互作用产生的 e+/- 对。我们假设电子和质子具有幂律注入谱，建立了银河系中心 (R <= 112 pc)、NGC 253、M82 和 Arp 220 核心中 CR 群体的单区稳态模型。我们将这些模型与这些星暴现有的射电、GeV 和 TeV 伽马射线数据进行了比较，并计算了这些星暴的弥漫同步辐射 X 射线和逆康普顿 (IC) 光度。如果初级电子谱延伸至 ~PeV 能量，并且质子/电子注入比与银河系值相似，我们发现同步辐射占其未分辨的弥漫硬 X 射线辐射的 2 - 20%。逆康普顿辐射在这些星暴的未分辨 X 射线辐射中同样占少数，从银河系中心的 0.1% 到 Arp 220 核心的 10%。我们还在 FIR--X 射线关系的背景下对典型星暴（包括亚毫米星系）进行了建模，发现在我们的基准假设下，在最致密的星暴中最高可达 2%。中微子和 TeV 伽马射线数据可以进一步约束星暴的同步辐射 X 射线辐射。我们的模型不能约束来自星暴中脉冲星等源的初级 e+/- 的任何额外硬成分所产生的硬同步辐射 X 射线辐射。
引用
@article{arxiv.1010.3030,
title = {Diffuse Hard X-ray Emission in Starburst Galaxies as Synchrotron from Very High Energy Electrons},
author = {Brian C. Lacki and Todd A. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.3030},
year = {2015}
}
备注
Accepted by ApJ; 31 pages, emulateapj format