来自M31星系周介质的伽马射线

我们讨论安德洛墨达（M31）星系周介质（CGM）中宇宙线（CR）产生$\gamma$射线的过程，鉴于最近从距M31盘约$5.5-120$ kpc的环形区域探测到$\gamma$射线。我们考虑由M31盘中恒星形成加速的宇宙线，其通过外流和宇宙线扩散的对流被抬升至CGM。由M31盘中恒星形成活动引发的气体的整体流动造成的对流时标（∼Gyr）与扩散时标相当，后者对应扩散系数$\ge10^{29}$ cm$^2$ s$^{-1}$，用于传播能量约412 GeV、负责观测到最高能光子的CR质子。我们表明，来自宇宙线（CR）电子的$\gamma$射线的轻子起源存在困难，因为逆康普顿时标（∼Myr）远低于到达120 kpc所需的对流时标（∼Gyr）。援引CGM中∼100-120 kpc处吸积激波加速的CR电子无济于事，因其会导致未观测到的弥漫X射线特征。因此，我们借助数值双流体（热+CR）流体动力学模拟，研究CR质子与CGM气体间强子相互作用产生$\gamma$射线的过程。我们发现，与过去∼Gyr中M31恒星形成相关的这些机制，加上扩散和强子相互作用，可解释从M31的CGM观测到的通量。