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由恒星风与 Sgr A East 的宇宙线产生的银心伽马射线

高能天体物理现象 2022-03-14 v1

摘要

高能立体系统(HESS)、主大气伽马射线成像切伦科夫望远镜(MAGIC)和甚高能辐射成像望远镜阵列系统(VERITAS)已观测到与银心中央分子区强相关的弥漫伽马射线辐射。产生该辐射最被接受的图景是宇宙线(CRs)与环境气体间的强子相互作用,其中宇宙线由 1 PeV 质子的中央连续源(PeVatron)加速。我们探究中央分子区的三维(3D)形状通过伽马射线探测对宇宙线能量密度间接观测的影响。我们使用具有球形注入、单一各向同性扩散系数、无平流及 1 PeV 单能粒子的宇宙线扩散模型模拟了合成伽马射线图。此外,我们使用了两种不同的 3D 气体分布,考虑观测到的气体柱密度,分别含与不含内腔。我们发现,当使用持续宇宙线源时,需要盘状气体分布来重现现有的宇宙线间接观测。这与某些动力学模型及基于发射与吸收分子谱线比较的研究所暗示的连续气体分布一致。然而,这与中央分子区的若干模型相矛盾,那些模型暗示该结构具有显著内腔。这一张力可由额外的脉冲式宇宙线注入调和。若中央分子区有腔,则来自中心 0.5 pc 内 Wolf-Rayet 星恒星风与超新星 Sgr A East 的复合宇宙线族,可很好地匹配银心观测到的伽马射线形态。

关键词

引用

@article{arxiv.2202.05429,
  title  = {Galactic center gamma-ray production by cosmic rays from stellar winds and Sgr A East},
  author = {Andrés Scherer and Jorge Cuadra and Franz E. Bauer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2202.05429},
  year   = {2022}
}

备注

9 pages, 5 figures