切伦科夫望远镜阵列新探测近邻恒星形成星系的前景
高能天体物理现象
2021-08-04 v2 星系天体物理
摘要
本文研究了切伦科夫望远镜阵列（CTA）用于探测近邻恒星形成星系甚高能伽马射线辐射的前景。在先前工作中，我们构建了一个模型，基于星系的四个物理量[恒星形成率（SFR）、气体质量、恒星质量、有效半径]来计算宇宙线与星际介质（ISM）相互作用产生的π介子衰变伽马射线发射的 luminosity 和能谱。该模型与若干近邻星系观测到的 GeV–TeV 发射吻合良好。将此模型应用于尚未在 TeV 波段被探测到的近邻星系（主要来自 KINGFISH 星表），预测了它们的强子伽马射线 luminosity 和能谱。我们确定了最有可能被 CTA 探测到的星系，包括 NGC 5236、M33、NGC 6946 和 IC 342。关于伽马射线能谱，NGC 1482 尤为有趣，因为我们的模型预测该星系接近量热极限，其 GeV–TeV 伽马射线谱指数接近注入 ISM 的宇宙线质子谱指数。因此，尽管其 GeV 流量低于 Fermi 大面积望远镜灵敏度极限，该星系仍可能被 CTA 探测到。在 TeV 波段，多数星系不处于量热极限，预测 TeV 流量低于基于 M82 和 NGC 253 的 TeV luminosity 与 SFR 简单关系所得值，通常相差约 15 倍。这意味着，要研究恒星形成星系的 TeV 发射，需要超越量热极限假设的更精细模型。
引用
@article{arxiv.2103.08287,
title = {Prospects of newly detecting nearby star-forming galaxies by the Cherenkov Telescope Array},
author = {Naoya Shimono and Tomonori Totani and Takahiro Sudoh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.08287},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS