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TeV 能段下的银河系超新星遗迹族群

高能天体物理现象 2024-07-24 v1

摘要

超新星遗迹(SNR)可能是直到局部宇宙射线(CR)能谱膝部的重要宇宙射线源。它们通过以下方式在甚高能(VHE)(E>0.1E>0.1 TeV)范围内产生伽马射线:与星际介质的强子相互作用以及与软光子的轻子相互作用。目前的观测已导致探测到大约十几个 VHE SNR,未来的仪器应该会增加这个数量。SNR 处粒子加速的细节,以及在 SNR 处产生 VHE 伽马射线的机制目前知之甚少。我们旨在研究在 TeV 范围内探测到的 SNR 族群及其性质,并解决 SNR 激波处粒子加速的基本问题:加速粒子的能谱是什么?加速效率是多少?VHE 发射是由强子还是轻子相互作用主导的?通过蒙特卡洛方法,我们模拟了 VHE 领域的 SNR 族群,并将我们的模拟与 H.E.S.S. 银道面巡天(HGPS)进行了对比。我们探索了参数空间:加速粒子的谱指数 α\alpha、电子质子比 KepK_{\rm ep} 以及粒子加速效率 ξ\xi。我们找到了一组参数,其中 90\gtrsim 90% 的实现与 HGPS 数据相符。这些参数被发现为 4.2α4.14.2 \gtrsim \alpha \gtrsim 4.1105Kep104.510^{-5} \lesssim K_{\rm ep} \lesssim 10^{-4.5},以及 0.03ξ0.10.03 \lesssim \xi \lesssim 0.1。我们能够强烈反对参数空间的某些区域:α4.05\alpha \lesssim 4.05α4.35\alpha \gtrsim 4.35,或 Kep103K_{\rm ep} \gtrsim 10^{-3}。我们的模型目前能够解释 HGPS 的 SNR 族群。我们的方法与未来系统巡天的结果相对照,将有助于消除解中的简并性,并更好地理解 SNR 激波处的粒子加速。

关键词

引用

@article{arxiv.2404.18595,
  title  = {The population of Galactic supernova remnants in the TeV range},
  author = {Rowan Batzofin and Pierre Cristofari and Kathrin Egberts and Constantin Steppa and Dominique Meyer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2404.18595},
  year   = {2024}
}

备注

15 pages, 12 figures. Accepted for publication in A&A