$10^{19}$ eV处对超高能宇宙射线强源的各向同性约束

Hajime Takami; Kohta Murase; Charles D. Dermer

doi:10.3847/0004-637X/817/1/59

$10^{19}$ eV处对超高能宇宙射线强源的各向同性约束

高能天体物理现象 2016-01-22 v3

作者: Hajime Takami , Kohta Murase , Charles D. Dermer

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摘要

数值评估了由强源产生的超高能宇宙射线(UHECR)到达方向分布的各向异性。我们表明，考虑到银河系磁场，目前和未来实验在约 $10^{19}$ eV处未探测到显著各向异性，这为稳态源的UHECR质子光度作为源红移的函数施加了一般上限。这些上限约束了本地宇宙中典型稳态源的存在，并将 $10^{19}$ eV UHECR源的本地密度限制为 $\gtrsim 10^{-3}$ Mpc $^{-3}$ ，假设平均星系际磁场小于 $10^{-9}$ G。这种各向同性比在最高能量处测量到的更强，可能表明UHECR的瞬态产生。我们的各向异性计算应用于极端高频率峰BL Lac天体1ES 0229+200、1ES 1101-232和1ES 0347-121，以测试UHECR诱导级联模型，在该模型中，准直的UHECR质子在从源传播过程中产生TeV辐射。虽然源周围的磁场结构影响耀变体所需的绝对宇宙射线光度，但银河系周围的磁场结构直接影响观测到的各向异性。如果两个磁场都足够弱，那么除非UHECR质子的最大能量远低于 $10^{19}$ eV，否则皮埃尔·奥格天文台应能探测到这些耀变体产生的显著UHECR各向异性。此外，如果这些是 $10^{19}$ eV以上UHECR的源，则需要银河系周围的局域磁场结构来解释在约 $10^{19}$ eV处观测到的各向同性，这可能与所有星系周围的大尺度磁场结构不相容，以使UHECR诱导级联模型以合理的喷流功率工作。

关键词

超高能宇宙射线各向异性各向同性约束 BL Lac天体磁场皮埃尔·奥格天文台

引用

@article{arxiv.1412.4716,
  title  = {Isotropy constraints on powerful sources of ultrahigh-energy cosmic rays at $10^{19}$ eV},
  author = {Hajime Takami and Kohta Murase and Charles D. Dermer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1412.4716},
  year   = {2016}
}

备注

15 pages, 10 figures, accepted for publication in The Astrophysical Journal

$10^{19}$ eV处对超高能宇宙射线强源的各向同性约束

摘要

关键词

引用

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