分子云作为 Fermi 伽马射线 GeV 超的起源

本文利用基于能谱的谱模板拟合研究了银河系弥漫伽马射线发射的所谓“GeV 超”。谱模板可以通过数据驱动的方式从伽马射线数据中获取，从而避免了使用发射率模型从数据中扣除标准背景过程。相反，人们可以在任何天空方向（包括银盘和银心）同时确定这些背景与任何“信号”。利用谱模板拟合，检验了关于“GeV 超”的两个假设：假设超由 DM 湮灭引起的暗物质（DM）假设，以及假设“GeV 超”与 2 GeV 以下伽马射线损耗相关的分子云（MC）假设（正如在中央分子区（CMZ）中直接观测到的那样）。如果考虑以银心为中心 20$^\circ$ 范围内的有限视场，并应用能量范围限制和/或排除低纬度区域（这些是 DM 假设支持者通常采用的限制），则两个假设都能提供可接受的拟合。然而，如果考虑整个伽马射线天空并包含高达 100 GeV 的伽马射线能量，我们发现由于以下几个原因，MC 假设优于 DM 假设：i) MC 假设提供了显著更好的拟合；ii) “GeV 超”的形态遵循 CO 图（MC 的示踪物）的形态，即在银盘的大经度处也存在强烈的“GeV 超”；iii) 具有 $l \times b = 3.5^\circ \times 0.5^\circ$ 矩形视场的巨大 CMZ，在未经任何分析的原始数据中，已在 2 GeV 处显示出弥漫伽马射线谱中每个对数能量区间的能流最大值，即“GeV 超”。该矩形轮廓与 DM 湮灭预期的球状形态相矛盾。