利用 Fermi LAT 研究邻近分子云中的宇宙射线与星际介质
摘要
我们报告了利用 Fermi 大视场望远镜（Fermi Large Area Telescope）对蝘蜓座、南冕座 R（R CrA）以及仙王座和北极星耀斑区的星际伽马射线发射的分析。它们是距离太阳系最近（约 300 pc 以内）的分子云复合体之一。由这些分子云中宇宙射线（CRs）与星际气体相互作用产生的伽马射线发射，有助于研究太阳系附近的 CR 密度和分子气体分布。获得的高于 250 MeV 的伽马射线发射率分别为：蝘蜓座 (5.9 +/- 0.1(stat) (+0.9/-1.0)(sys))、南冕座 R (10.2 +/- 0.4(stat) (+1.2/-1.7)(sys)) 以及仙王座和北极星耀斑区 (9.1 +/- 0.3(stat) (+1.5/-0.6)(sys))，单位为 x10^(-27) photons s^(-1) sr^(-1) H-atom^(-1)。虽然发射率的能量依赖性与地球直接 CR 观测预测的结果吻合良好，但从 250 MeV 到 10 GeV 的测量发射率表明，即使考虑系统不确定性，太阳系邻近区域的 CR 密度也存在约 20% 的变化。发现的分子质量校准比率 Xco = N(H2)/Wco 分别为：蝘蜓座 (0.96 +/- 0.06(stat) (+0.15/-0.12)(sys))、南冕座 R (0.99 +/- 0.08(stat) (+0.18/-0.10)(sys)) 以及仙王座和北极星耀斑区 (0.63 +/- 0.02(stat) (+0.09/-0.07)(sys))，单位为 x10^20 H2-molecule cm^(-2) (K km s^(-1))^(-1)，这表明太阳系附近存在 Xco 的变化。根据获得的 Xco 值，估算出由 Wco 示踪的蝘蜓座、南冕座 R 以及仙王座和北极星耀斑区的分子气体质量分别约为 ~5x10^3、~10^3 和 ~3.3x10^4 Msolar。在调查区域中发现了相当数量的未被标准 HI 和 CO 巡天良好示踪的气体。
引用
@article{arxiv.1207.6275,
title = {Fermi LAT study of cosmic-rays and the interstellar medium in nearby molecular clouds},
author = {LAT collaboration},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.6275},
year = {2017}
}
备注
35 pages, 17 figures. Accepted for publication in ApJ. Corresponding authors: K. Hayashi and T. Mizuno