伽马射线与射电背景对银河系环星系介质中宇宙射线的约束

我们研究宇宙射线（CRs）与银河系（MW）弥散环星系气体相互作用所产生的强子 $\gamma$ 射线发射与射电同步辐射。我们旨在借助观测到的各向同性 $\gamma$ 射线背景（IGRB）、其各向异性以及射电连续谱，约束环星系介质（CGM）中的 CR 族。我们通过纳入以 $\eta \equiv P_{\rm CR}/P_{\rm th}$ 参数化的宇宙射线族，修正了文献中讨论的流体静力平衡下的不同 CGM 气体模型。对于最简单的等温模型，虽然 IGRB 强度允许 $\eta \lesssim 3$，但由太阳系在银河系中偏离中心的位置产生的各向异性排除了所有 $\eta$ 值。对于沉降模型（其中 CGM 气体的冷却由冷却时间与自由落体时间的最优比值调节），观测到的 IGRB 强度允许 $\eta \lesssim 230$，而观测到的各向异性仅允许非常大、量级为 $\gtrsim 100$ 的 $\eta$ 值。射电连续谱对沉降模型限制 $\eta \lesssim 400$，而不约束等温模型，然而由于同步辐射损失时间与 CR 扩散时间尺度相当，这些约束被削弱。这些界限与当前数值模拟相关，后者表明 MW 质量星系的 CGM 中存在显著的 CR 族。