用当前与未来 γ 射线仪器探测银河系宇宙线密度

穿过稠密分子云（MC）传播的宇宙线（CR）会产生伽马射线，其携带关于银河系中 CR 分布的直接信息。不同能段的伽马射线观测可探究银河系盘中的平均 CR 密度，即所谓的“CR 海”水平。Fermi-LAT 观测已基于银河系中二十余个分子云证明了该方法的可行性。然而，Fermi-LAT 的潜力受限于质量最大且相对邻近的分子云；因此，当前观测仅覆盖银河系极小部分。本文中，我们研究了利用当前及下一代探测器将 CR 测量扩展到甚高能和超高能以及银河系遥远区域的前景。基于分子云预期通量的计算，我们提出了后 Fermi-LAT 探测器绘制银河系盘内 GeV–TeV CR 所需的灵敏度要求。我们还探讨了当前与未来的空气簇射和大气切伦科夫望远镜阵列将 CR 研究扩展到多 TeV 和 PeV 能段的潜力。我们证明，Fermi-LAT 灵敏度提升数倍即可使可探测分子云数量大幅增加，覆盖几乎整个银河系。最近建成的 LHAASO 应在未来约五年内能够进行 PeV 能段的首次 CR 探测。