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活动星系核内部喷流的弥漫中微子强度:外部光子场的影响与类星体序列

高能天体物理现象 2014-08-08 v2 宇宙学与河外天体物理 星系天体物理 高能物理 - 唯象学

摘要

我们研究了射电噪活动星系核 (AGN) 内部喷流中的高能中微子产生,考虑了外部光子场和类星体序列 (blazar sequence) 的影响。我们表明,由此产生的弥漫中微子强度主要由类星体宿主耀变体主导,特别是平谱射电类星体;并且如果 AGN 内部喷流是超高能宇宙射线 (UHECR) 的来源,那么由于与宽线区和尘埃辐射的光强子相互作用而产生的 PeV-EeV 中微子是不可避免的。由于靶光子源于 Lyα\alpha 发射,其中微子能谱在 PeV 能量附近具有截断特征。由于尘埃环提供的红外光子,除非质子谱指数陡于 2.5 或最大质子能量 100\lesssim100 PeV,否则 PeV 能量以上的中微子能谱过硬,与 IceCube 数据不一致。因此,简单模型难以解释 IceCube 数据。为了使耀变体的累积中微子强度超过 108 GeV cm2 s1 sr1\sim{10}^{-8}~{\rm GeV}~{\rm cm}^{-2}~{\rm s}^{-1}~{\rm sr}^{-1},其局部宇宙射线能量产生率需比局部 UHECR 发射率高约 10-100 倍,但与平均伽马射线耀变体发射率相当。有趣的是,未来的探测器如 Askaryan 射电阵列即使在更保守的情况下也能探测到 0.11\sim0.1-1 EeV 的中微子,从而允许我们间接检验 UHECR 产生于内部喷流的假设。我们发现,来自射电噪 AGN 的弥漫中微子强度由伽马射线光度 1048 erg s1\gtrsim10^{48}~{\rm erg}~{\rm s}^{-1} 的耀变体主导,且其 1100\sim1-100 PeV 中微子的到达方向与 Fermi 探测到的明亮耀变体相关。

关键词

引用

@article{arxiv.1403.4089,
  title  = {Diffuse Neutrino Intensity from the Inner Jets of Active Galactic Nuclei: Impacts of External Photon Fields and the Blazar Sequence},
  author = {Kohta Murase and Yoshiyuki Inoue and Charles D. Dermer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1403.4089},
  year   = {2014}
}

备注

17 pages, 16 figures, 3 tables, accepted for publication in PRD, with extended descriptions. Results and conclusions unchanged