利用宇宙线轻子研究银河系脉冲星族

近期对 GeV 至 5 TeV 能量范围内宇宙线电子和正电子能谱的测量,以及对脉冲星风云的射电、X 射线和广泛伽马射线观测,表明脉冲星是高能宇宙线电子和正电子的重要源。在此,我们计算了脉冲星产生的本地宇宙线 $e^\pm$ 能谱,考虑了以下模型:(a) 脉冲星自转能损性质的分布;(b) 宇宙线源能谱;以及 (c) 宇宙线传播物理。随后,我们利用 AMS-02、CALET 和 DAMPE 测得的宇宙线流强来约束脉冲星与宇宙线传播模型的参数空间,特别是本地宇宙线扩散与能量损失、脉冲星能量损失的时间依赖性,以及注入的 $e^{\pm}$ 能谱。我们发现,本地 $e^{\pm}$ 能量损失的较低估计与数据不一致。我们还发现,对于年龄大于 10 kyr 的源,脉冲星制动指数小于或等于 2.5 的情况被强烈排除。此外,宇宙线数据与关于 $e^{\pm}$ 注入能谱性质以及初始自转能损功率分布的多种假设均一致。在能量高于 1 TeV 时,我们发现脉冲星可以轻易解释观测到的 $e^{+} + e^{-}$ 能谱斜率的变化。只要脉冲星在能量 $\gtrsim100$ GeV 时对观测到的宇宙线 $e^\pm$ 贡献 $\gtrsim10\%$,这些结论便成立。