通过堆叠 Fermi-LAT 计数图探测星系团的宇宙线含量

射电观测表明，星系团是宇宙线 (CR) 的巨大储库。虽然预计通过宇宙线质子与环境等离子体的相互作用会在星系团体积内产生伽马射线信号，但尚未有确认性观测。我们通过分析一组堆叠的 Fermi-LAT 计数图，搜寻星系团方向上的累积伽马射线发射。此外，我们调查了冷核与非冷核星系团群体之间发射可能存在的系统性差异。利用从 HIFLUGCS 星表中选出的 53 个星系团样本，我们未在堆叠样本中检测到显著信号。对于总堆叠样本，推导出的每个星系团的平均通量上限在 1-300 GeV 波段约为几 $1\times10^{-11}$ ph cm$^{-2}$ s$^{-1}$（95% 置信水平），假设光子指数分别为 2.0、2.4、2.8 和 3.2 的幂律谱。对样本中的冷核和非冷核星系团分别进行堆叠，得到的数值分别约为 $5\times10^{-11}$ ph cm$^{-2}$ s$^{-1}$ 和 $2\times10^{-11}$ ph cm$^{-2}$ s$^{-1}$。假设由宇宙线与周围热气体碰撞产生的衰变 $\pi^0$ 负责伽马射线发射，我们设定了星系团中平均宇宙线含量的上限。对于整个星系团群体，当光子指数为 2.4 时，我们对伽马射线通量的上限转化为宇宙线与热能比值的上限为 4.6%，尽管个别系统有可能超过此限值。我们的 95% 上限处于数值模拟预期的水平，这可能表明宇宙线在宇宙学激波处的注入效率低于此前的假设。