费米气泡的能谱与形态

费米气泡是伽马射线天空中的两个巨大结构，延伸至银河系中心上下各 $55^\circ$。我们分析了费米大视场望远镜 (Fermi Large Area Telescope) 在银河纬度 $10^\circ$ 以上、能量范围 100 MeV 至 500 GeV 的 50 个月数据，以推导费米气泡的能谱和形态。我们通过两种独立的方法彻底探讨了建模银河系弥漫辐射时产生的系统不确定性。伽马射线能谱可以用对数抛物线或带有指数截断的幂律很好地描述。我们以超过 7$\sigma$ 的显著性排除了简单幂律模型。带有指数截断的幂律指数为 $1.9 \pm 0.2$，截断能量为 $110\pm 50$ GeV。我们发现气泡的伽马射线光度为 $4.4^{+2.4}_{-0.9} \times 10^{37}$ erg s$^{-1}$。我们确认了气泡东南部分伽马射线辐射的显著增强，但未发现喷流的显著证据。未检测到气泡横跨区域的能谱显著变化。气泡边界的宽度估计为 $3.4^{+3.7}_{-2.6}$ 度。包括来自次级轻子的逆康普顿 (IC) 辐射在内的逆康普顿模型和强子模型都能很好地拟合伽马射线数据。在逆康普顿情景下，来自同一电子群的同步辐射也能解释 WMAP 和 Planck 观测到的微波 haze，对应的磁场强度介于 5 至 20 $\mu$G 之间。