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大质量恒星作为银河系宇宙线的主要工厂

高能天体物理现象 2019-03-12 v2

摘要

识别局地观测到的宇宙线(CRs)通量的主要贡献者,是解决由来已久的宇宙线之谜的关键目标。我们报告了从朝向银河系中心(GC)以及两个著名年轻大质量恒星团 Cyg~OB2 和 Westerlund~1 的甚高能(VHE) γ\gamma 射线观测中提取的多 TeV 宇宙线的能量与径向分布之间令人信服的相似性。我们将这种相似性解释为:导致 GC 弥漫 VHE γ\gamma 射线辐射的宇宙线是由位于 GC 核心的超致密恒星团所加速的线索。推导出的宇宙线密度随距恒星团距离按 1/r1/r 衰减,是宇宙线在数百万年间持续注入星际介质的明显特征。γ\gamma 射线图像朝向恒星团未出现增亮,排除了 γ\gamma 辐射的轻子起源。母质子的硬幂律型能谱 E2.3\propto E^{-2.3} 一直延续到 \sim 1 PeV。恒星风动能转化为宇宙线的效率可高达 10%,这意味着年轻大质量恒星可能作为质子 PeVatron 运行,并对最高能银河系宇宙线的通量作出主导贡献。

关键词

引用

@article{arxiv.1804.02331,
  title  = {Massive Stars as Major Factories of Galactic Cosmic Rays},
  author = {Felix Aharonian and Ruizhi Yang and Emma de Oña Wilhelmi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1804.02331},
  year   = {2019}
}

备注

minor revisions have been applied to address the referees' comments, conclusion unchanged