随机宇宙线源与全电子能谱中的 TeV 拐折
高能天体物理现象
2018-11-30 v2 星系天体物理
摘要
尽管经过逾百年的显著进展，仍无加速器被明确认定为局地测得宇宙线通量的源。高能电子与正电子在搜寻邻近源中尤为重要，因为辐射能量损失将其在约 1 TeV 处的传播限制于约 1 kpc 范围内。因此在最高能处，能谱由少数源主导并塑形，其性质可从当前由 AMS-02、CALET、DAMPE、Fermi-LAT、H.E.S.S. 和 ISS-CREAM 等实验触及的能谱精细结构中推断。我们提出一个银河系全电子通量的随机模型，并评估其与 H.E.S.S. 合作组近期所给测量的兼容性。为此，我们蒙特卡洛生成了来自随机源分布集合的大样本全电子通量。我们确认了先前解析计算所报道的单能处通量概率密度的非高斯性质。我们首次还考虑了不同能量处通量间的相关性，将分箱能谱视为随机向量，并借助 pair-copula 构造参数化其联合分布。我们表明，H.E.S.S. 与 DAMPE 观测到的全电子能谱中的谱拐折在统计上与诸如超新星遗迹或脉冲星之类的天体物理源分布相容，但要求比标准超新星率更小的率。这一重要结果为 TeV 能段能谱提供了天体物理解释，并得以区分天体物理源模型与暗物质湮灭等外来解释。我们还批判性评估了使用已知源星表来建模电子-正电子通量的可靠性。
引用
@article{arxiv.1809.05104,
title = {Stochastic cosmic ray sources and the TeV break in the all-electron spectrum},
author = {Philipp Mertsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.05104},
year = {2018}
}
备注
30 pages, 12 figures; extended discussion; accepted for publication in JCAP