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LHAASO J2108+5157:被超新星遗迹照亮的分子云

高能天体物理现象 2023-10-30 v1

摘要

近年来,随着 HAWC 和 LHAASO 实验发现首批超高能(UHE,E>100E>100 TeV)伽马射线源,银河系 PeVatron——将宇宙线加速至 PeV 能量的天体物理加速器——的搜寻进入了新阶段。然而,要确定辐射是轻子还是强子起源,需要多波段数据与建模研究。在目前已确认的 UHE 源中,LHAASO J2108+5157 是一个神秘的源,无明显 plausible 加速器对应体,但在空间上与分子云重合。我们研究邻近超新星遗迹(SNR)加速的宇宙线照亮分子云作为 LHAASO J2108+5157 解释的方案。旨在约束 SNR 所需的属性,以及附近已证认的云中哪一块是最可能的对应体。我们使用 SNR 中宇宙线加速、其在星际介质中的传输及随后与分子物质相互作用的模型,预测相应的伽马射线辐射。探索 SNR 属性的参数空间,以寻找能解释 LHAASO J2108+5157 伽马射线能谱的最合理参数组合。若 SNR 照亮该云,我们发现其必须年轻(<10 kyr)且位于云外 40-60 pc 内。偏好低 Sedov 时间的超新星情形,假定质子最大能量为 3 PeV。目前尚无已知符合这些属性的 SNR,尽管尚未探测到的 SNR 仍有可能。银河系宇宙线海不足以单独解释观测流量,因此附近必存在 PeVatron 加速器。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.18007,
  title  = {LHAASO J2108+5157 as a Molecular Cloud Illuminated by a Supernova Remnant},
  author = {A. M. W. Mitchell},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18007},
  year   = {2023}
}

备注

7 pages, 4 figures, 3 tables. Accepted for publication in A&A