逆康普顿散射对恒星形成河外伽马射线背景的贡献
宇宙学与河外天体物理
2015-06-05 v1 高能天体物理现象
摘要
Fermi已经分辨出几个恒星形成星系，但绝大多数恒星形成宇宙尚未分辨，因此对河外伽马射线背景(EGB)有贡献。在这里，我们计算了在Fermi能量范围100 MeV到100 GeV内，恒星形成星系由于宇宙射线电子对星际光子场的逆康普顿(IC)散射而对EGB的贡献。我们首先构建单个恒星形成星系的单区模型，假设超新星驱动宇宙射线的加速。导致伽马射线的相同IC相互作用也显著贡献于高能宇宙射线电子的能量损失。因此，星系的IC发射由IC损失在宇宙射线电子能量预算中的相对重要性决定（“部分量热”）。我们使用银河IC光度模板来找到恒星形成星系对EGB的宇宙学贡献。对于所有模型，我们发现IC对EGB的贡献比宇宙射线离子相互作用（主要是π介子 p_cr p_ism → π_0 → γγ）产生的峰值几乎小一个数量级；即使在最高Fermi能量下，IC也是次要的。此外，较平坦的IC光谱增加了π介子+IC总和的高能信号，使其与Fermi观测到的EGB谱指数更好地吻合。部分量热确保了整体IC信号受到良好约束，对于合理的模型选择，振幅和光谱形状只有适度的不确定性。宇宙射线电子的部分量热在正常星系和星暴星系中都应成立，因此我们在计算中包括了星暴。我们最后简要讨论了如何利用π介子光谱特征和其他方法来测量EGB的恒星形成成分。
引用
@article{arxiv.1206.0770,
title = {Inverse Compton Contribution to the Star-Forming Extragalactic Gamma-Ray Background},
author = {Nachiketa Chakraborty and Brian D. Fields},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.0770},
year = {2015}
}
备注
32 pages, 4 figures. Interested readers may wish to consult Lacki, Horiuchi and Beacom (2012), which focusses on the MeV background from galaxies