探究星团作为宇宙线工厂

星团（SC）是星系的基本构成单元，也是宇宙中最受关注的天体对象之一。近期不同实验探测到的弥漫 γ 射线辐射与十余个年轻星团的关联，暗示存在某种能将粒子加速至至少数百 TeV 的过程。在本篇博士论文中，我们假设粒子在星团风终止激波处被加速，研究年轻大质量星团（YMSC）产生宇宙线的能力。研究分为三部分。首先，我们聚焦天鹅座 OB2 的具体情形。在不同粒子在星团邻域传播模型假设下，我们对观测到的 γ 射线辐射（纯强子情景）进行建模。我们发现，由天鹅座 OB2 加速的粒子可同时解释甚高能段的 γ 射线能谱与径向形态。第二部分，我们计算银河系 YMSC 未分辨星团族预期的弥漫 γ 射线辐射。为此，我们基于本地 SC 的性质构建了 YMSC 的synthetic星团族。在纯强子辐射假设下，我们发现 YMSC 可对几 TeV 处观测到的弥漫 γ 射线辐射作出显著贡献。工作的最后部分致力于理解 SC 产生的宇宙线对邻近分子云电离率的影响。我们发现，位于未受扰动星际介质中的云，其电离率可与预期值显著不同。我们表明，测得的电离率结合 γ 射线观测，可用于约束星团附近的粒子扩散。