利用星际云搜寻银河系 PeVatron：超新星遗迹的伽马射线特征
高能天体物理现象
2022-12-29 v4
摘要
星际云可作为强子宇宙射线的靶物质；随后通过非弹性质子-质子碰撞产生并与此类云空间关联的伽马射线，可成为粒子加速高效性的关键指示。然而，即便粒子加速进行至 PeV 能量，加速器与邻近靶物质的系统仍须满足一组特定条件才能产生可探测的伽马射线通量。本研究中，我们严格刻画了云与加速器所必需的性质。利用现有的超新星遗迹（SNR）与星际云星表，我们给出了最有希望的靶系统排序短名单——即在邻近 SNR 中粒子被加速至 PeV 能量的前提下，预期可产生可探测伽马射线通量的系统。我们讨论了包括 CTA、LHAASO 与 SWGO 在内的未来设施的探测前景，并将我们的预言与已知伽马射线源进行比较。该模型识别出的预测通量 >100 TeV 最亮的四团星际云位于 (l,b) = (333.46,-0.31)、(16.97,0.53)、(110.43,1.89) 与 (336.73,-0.98)。这些云在一系列模型情景（包括扩散系数与粒子能谱的变化）下均稳定地明亮。平均而言，质量更大的云、SNR 与云间距更小的系统，以及略年老的 SNR，更可能出现可探测的伽马射线通量。
引用
@article{arxiv.2103.01787,
title = {Using Interstellar Clouds to Search for Galactic PeVatrons: Gamma-ray Signatures from Supernova Remnants},
author = {A. M. W. Mitchell and G. P. Rowell and S. Celli and S. Einecke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.01787},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. Revised version. 27 pages, 16 figures, 7 tables