探索 M31 多波段辐射的宇宙线起源
高能天体物理现象
2019-07-31 v2 星系天体物理
高能物理 - 唯象学
摘要
最近在仙女座星系(M31)中心区域探测到空间延展的伽马射线辐射,由此引发了多种可能的解释,包括暗物质湮灭和毫秒脉冲星。另一种可能性是,M31 中的辐射可以用纯天体物理的宇宙线(CR)情景来解释。该情景会产生丰富的多波段辐射,而这反过来又可用于检验该情景。磁场中的相对论性宇宙线电子(CRe)通过同步辐射产生射电辐射,而 X 射线和伽马射线则通过逆康普顿散射产生。此外,初级宇宙线质子(CRp)在星际介质中的碰撞产生带电和中性π介子,随后衰变为次级 CRe(可通过辐射过程探测)和伽马射线。在此,我们探讨 M31 中多波段辐射源于宇宙线的可行性,考虑了三种情景:以初级 CRe 为主导的宇宙线情景、以 CRp 及其中性π介子衰变产生的次级 CRe 和伽马射线为主导的宇宙线情景,以及这两者成分同时存在的最后一种情况。我们发现多成分模型最有希望,并能在与先前 M31 及宇宙线物理研究一致的一系列天体物理参数下拟合多波段能谱。然而,我们的模型所隐含的宇宙线功率注入超过了超新星等典型天体物理宇宙线源的估计宇宙线功率注入。
引用
@article{arxiv.1903.06833,
title = {Exploring A Cosmic-Ray Origin of the Multi-wavelength Emission in M31},
author = {Alex McDaniel and Tesla Jeltema and Stefano Profumo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.06833},
year = {2019}
}
备注
Accepted to Phys Rev D, 15 Pages, 9 figures, 4 tables, updated figures/tables, added discussion