Ultra-high energy cosmic rays from supermassive black holes: particle flux on the Earth and extragalactic diffuse emission
本文讨论了在超大质量黑洞周围的吸积盘中，宇宙射线在电场中被加速到超高能（E> 4 × 10^19 eV）.粒子注入谱被假定为比那些在冲击波阵面上加速形成的谱更硬。结果表明，具有注入谱的宇宙射线对地基阵列探测到的粒子通量的贡献很小。但在河外空间，粒子产生的扩散伽马射线发射的显着通量与费米LAT仪器（费米空间天文台机载）获得的数据相比。还推导了在河外空间传播的宇宙射线产生的中微子强度。级联中微子的模型强度远低于天体物理中微子的模型强度。得出的结论是，可能的超大质量黑洞是宇宙射线源，在地球上检测到的粒子通量略有贡献，但这些来源应考虑分析时，河外弥漫伽玛射线辐射的组件。
2018-11-27 astro-ph.HE
Galactic cosmic ray propagation: sub-PeV diffuse gamma-ray and neutrino emission
西藏ASgamma实验刚刚报告了他们对银河系盘的亚PeV弥散伽马射线发射的测量，最高能量可达957 TeV。这些伽马射线很可能是宇宙射线与银河系星际气体相互作用的强子起源。这项测量为银河系宇宙射线可以被加速到PeV能量以上的假设提供了直接的证据。本文试图用宇宙射线扩散传播模型来解释亚PeV扩散γ射线谱。我们发现，有一个紧张之间的sub-PeV扩散伽马射线和本地宇宙线谱。为了描述亚PeV扩散γ射线通量，通常需要比膝区测量更大的局部宇宙射线通量。我们进一步从宇宙线传播模型计算了PeV中微子流。即使所有这些亚PeV扩散伽马射线都来自传播，银河中微子也只占观测到的通量的不到15%，其中大部分仍然来自河外源。
2021-04-08 astro-ph.HE
Contribution of Cosmic Rays from Sources with a Monoenergetic Proton Spectrum to the Extragalactic Diffuse Gamma-Ray Emission
讨论了对地面阵列记录的粒子通量有微小贡献的超高能（E > 4 × 10^19 eV）宇宙射线的河外源。我们表明，从这样的源的宇宙射线可以产生一个显着的扩散伽马射线通量在星系际空间相比，费米LAT（机载费米空间天文台）获得的数据。一种可能的类型的活动星系核（AGN），其中宇宙射线质子可以被加速到1021 eV的能量被认为是这样的源的说明。我们的结论是，来自活动星系核的超高能宇宙射线对河外弥漫伽马射线辐射有重要贡献。此外，一个约束的分数正在考虑中的活动星系相对于BL Lac对象和射电星系已获得从比较与费米LAT数据。
2018-12-30 astro-ph.HE
Galactic diffuse gamma rays --- recalculation based on the new measurements of cosmic electron spectrum
在这项工作中，我们重新审视了全天银河弥漫$γ$ -射线辐射考虑到新的测量宇宙射线电子/正电子谱的PAMELA，ATIC和费米，这表明超出预期的流量在传统的模型中的宇宙电子/正电子过剩。由于额外电子/正电子的来源尚不清楚，我们考虑三种不同的情况来解释过量：天体物理来源，如银河系天体，暗物质衰变和湮灭。此外，还采用了Fermi-LAT中银河系外扩散$γ$射线的新结果。与费米-LAT观测相比，没有新来源的背景宇宙射线给出较低的漫射$γ$射线，这与先前的分析一致。天体物理源的方案预测扩散的$γ$ -射线与背景的差异很小。费米扩散$γ$射线数据不支持具有$τ^{\pm}$终态的暗物质湮灭模型，而衰减暗物质场景只有很少的约束。此外，由于终态辐射，在暗物质的漫射$γ$射线谱的较高能量（$\sim$ TeV）处，这些总是一个凸起。最后，我们发现，费米-LAT扩散$γ$射线数据可以通过简单地扩大电子光谱的归一化而不引入任何新的来源来解释，这可能表明，在给定精确的背景估计的情况下，当前对暗物质模型的约束可以强得多。
2010-07-04 astro-ph.HE
Spectra of cosmic ray electrons and diffuse gamma rays with the constraints of AMS-02 and HESS data
最近，AMS-02报告了他们对宇宙射线（CR）的观测结果。除了AMS-02的数据，我们添加HESS数据，以估计CR电子和扩散的伽马射线以上TeV的光谱。在传统的扩散模型中，利用GALRPOP软件包对CR电子和扩散γ射线的光谱特征进行了全局分析。结果表明，简单的幂律定律不能完全再现CR电子主分量的谱结构，其对应的破缺约为100 GeV。在99% C.L.，裂缝以上的注入指数从2.54下降到2.35，而裂缝以下的注入指数仅在2.746 - 2.751之间。CR电子的谱也不需要加入TeV截止来匹配HESS数据的特征。基于CR电子通量与其主要成分之间的差异，预测的CR正电子过剩与脉冲星或暗物质的解释是一致的。利用AMS-02和HESS资料对银河系扩散γ射线进行了间接约束分析，发现在高纬地区，银河系扩散γ射线通量与Fermi-LAT的GeV资料一致。结果表明，从高纬到低纬，逆康普顿散射（IC）分别在几百GeV到几十TeV的能量范围内占主导地位，在20 TeV能量范围内，银河系各区域的漫射γ射线通量均小于CR电子通量。
2015-10-05 astro-ph.HE
Cosmic ray penetration in diffuse clouds
宇宙射线是分子云和扩散云电离的基本来源，影响它们的化学、热和动力学演化。云内宇宙射线的数量也决定了宇宙射线和云物质之间强子碰撞产生的$γ$射线通量。本文通过求解宇宙射线的定态输运方程，包括扩散、平流和中性氢原子电离引起的能量损失，研究了扩散云内外宇宙射线的光谱。我们发现，宇宙射线谱内的扩散云不同于在星际介质中的能量小于$E_{br}\approx 100$兆电子伏，无论模型的细节。在$E_{br}$以下，如果星际介质是幂律$\propto p^{-s}$，且$s$大于（小于）$\sim 0.42$，则光谱比星际介质中的光谱硬（软）。
2015-06-16 astro-ph.HE
Diffuse γ-ray emission from self-confined cosmic rays around Galactic sources
在超新星遗迹冲击波中加速并逃离母遗迹的粒子的传播很可能是在一个强非线性区域进行的，这是由于在源附近通过流动不稳定性激发的阿尔文波的有效自我生成。根据超新星爆炸地点周围区域中存在的中性氢的数量，宇宙射线可能在同一区域积累相当可观的克重，并在不可忽略的时间内自我约束，这反过来又导致了秒的产生率提高。在这里，我们计算了由于自限宇宙射线引起的π介子产生，这些扩展晕中的几个沿视线重叠而对漫射伽马射线背景的贡献。我们发现，如果中性粒子的密度是低的，晕可以占费米-LAT观察到的漫发射的很大一部分，这取决于相对于银河系中心的方向的视线的方向。
2017-10-30 astro-ph.HE
Cosmic ray penetration in diffuse clouds
宇宙射线是分子云和扩散云电离的基本来源，影响它们的化学、热和动力学演化。云内宇宙射线的数量也决定了宇宙射线和云物质之间强子碰撞产生的$γ$射线通量。本文通过求解宇宙射线的定态输运方程，包括扩散、平流和中性氢原子电离引起的能量损失，研究了扩散云内外宇宙射线的光谱。我们发现，宇宙射线谱内的扩散云不同于在星际介质（ISM）的能量小于$E_{br}\approx 100$ MeV，无论模型的细节。在$E_{br}$以下，如果ISM是幂律$\propto p^{-s}$，且$s$大于（小于）$\sim0.42$，则频谱比ISM中的频谱硬（软）。因此，由于CR的电离速率也受到强烈影响。假设平均银河光谱与从AMS-2和旅行者1号数据推断的光谱相似，我们讨论了典型弥漫云中产生的电离率。
2015-09-17 astro-ph.HE
Diffuse Galactic Gamma Rays at Intermediate and High Latitudes, Constraints on ISM Properties
利用费米合作组最近公布的中高纬度（|b| > 10）、能量为1-100 GeV的银河系弥散γ射线的光谱数据，对银河系γ射线发射率进行了新的研究。我们专注于分析宇宙射线（CR）的传播特性，使用公开可用的DRAGON代码。我们严格解决一些模型的星际HI和H2气体分布在文献中常用的，以及测试各种传播模型。每个模型假设一个独特的全球配置文件的扩散和再加速的CR。拟合传播参数，以及测量的本地CR，如B/C比，质子，反质子和电子，正电子通量，我们评估的伽马射线谱在中高纬度地区，以进一步限制这些传播模型。
2011-10-26 astro-ph.HE
On the common origin of cosmic rays across the ankle and diffuse neutrinos at the highest energies from low-luminosity Gamma-Ray Bursts
我们证明了低亮度伽马射线暴（LL-GRB）喷流核级联中产生的超高能电子回旋共振（UHECR）可以描述UHECR的谱和成分，同时也可以描述最高能量处的扩散中微子通量。源中的辐射密度同时控制着中微子的产生和核级联的发展，导致核子和轻核的通量，甚至描述了$5 \times 10^{18}$ eV的宇宙线踝。导出的源参数是一致的人口研究，表明重子加载因子约为10。我们的研究结果激发了LL-GRB作为一个独特的GRB人口的持续实验搜索。
2019-01-16 astro-ph.HE
Common origin of the diffuse high energy backgrounds of gamma rays, neutrinos and cosmic ray positrons?
我们发现观测到的天文中微子、γ射线和宇宙射线正电子的高能扩散背景的通量、光谱和天空分布满足简单的关系，这是从它们在高能宇宙射线（CR）与扩散物质的强子碰撞中的共同产生所预期的。这提供了令人信服的证据，高能中微子，伽马射线和正电子背景有一个共同的起源-强子介子生产的宇宙射线在我们的银河系和外部星系，而不是通过衰变/湮灭的暗物质粒子。
2016-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Large-scale Galactic diffuse gamma rays observed with the Fermi Gamma-Ray Space Telescope
费米伽马射线太空望远镜上的LAT仪器正在进行20 MeV至300 GeV的全天勘测，其统计数据和角分辨率前所未有。这提供了大量关于银河系星际介质非热辐射的新信息，并对宇宙射线和银河系结构产生了影响。在中纬度的第一个结果已经显示出与基于宇宙射线直接测量的预测很好的一致性，这表明至少局部（距离太阳约1千秒差距内）的伽马射线发射是了解的。我们将使用LAT数据呈现来自天空区域的第一个光谱，以及选定能量的轮廓。这里的目的是评估与模型的一致性，并评估随着分析的成熟，我们可以期望学到什么。
2009-07-02 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Induced Diffuse Emissions from the Milky Way and Local Group Galaxies
宇宙射线充满了星系的整个体积，为星际介质的加热和电离提供了重要的来源，并且可能在恒星形成和星系演化的调节中发挥重要作用。宇宙射线与星际介质、星际辐射场和磁场之间的各种相互作用产生的从射电到高能伽马射线（> 100 MeV）的漫发射，是目前追踪银河系和其他星系中宇宙射线强度和光谱的最佳方法。在这篇文章中，我描述了我们最近的工作，模拟银河系等星系的全光谱能量分布，从无线电到伽马射线能量。其他星系，特别是麦哲伦云和M31的费米-LAT的高能量伽玛射线检测的应用程序，也进行了讨论。
2011-12-07 astro-ph.HE
Stochastic Acceleration of Cosmic Rays in the Central Molecular Zone of the Galaxy
本文讨论了银河系内部~ 200 pc的粒子加速问题，高能立体系统（HESS）观测到了TeV γ射线的扩散。弥散的伽马射线发射与具有大速度色散的分子云有很强的相关性，表明湍流的存在。有人认为，湍流可能有助于通过随机加速的宇宙射线的加速。在相对稀薄的介质中，随机加速可能会使宇宙射线质子能量达到~ 100 TeV，电子能量达到~ 1 TeV。质子和电子之间的效率差异支持强子的情况下，扩散TeV的伽马射线发射。
2011-10-14 astro-ph.HE
The diffuse gamma-ray flux associated with sub-PeV/PeV neutrinos from starburst galaxies
冰立方最近报道的一个关于亚PeV/PeV中微子过剩的有吸引力的假设是，它们是由星暴星系中的宇宙射线与致密的星际介质碰撞产生的。这些质子-质子（$pp$）碰撞也产生高能伽马射线，其最终贡献于扩散的高能伽马射线背景。我们用半解析方法计算了弥散γ射线通量，认为极高能量的γ射线在星暴区的强磁场中被星系吸收并转化为电子位置对，然后通过同步辐射几乎损失了所有的能量。由于同步辐射的能量低于GeV，这种同步辐射的损失使扩散的高能伽马射线通量减少了大约两倍，从而为其他来源提供了更多的空间来贡献伽马射线背景。对于一个$E_ν^{-2}$中微子谱，我们发现，在100 GeV的范围内，漫射伽马射线通量约占所观察到的漫射伽马射线背景的20%。然而，对于一个陡峭的中微子光谱，这种同步辐射损失效应是不太重要的，因为吸收的伽马射线的能量分数变得更低。
2014-08-05 astro-ph.HE
Quantitative constraint on the source contribution to the Galactic diffuse gamma rays detected by the Tibet air shower array
本研究基于LHAASO的100TeV以上新γ射线源观测，定量约束西藏空气簇射阵列探测的398TeV以上银河弥散γ射线的未分辨源贡献占比，99%置信度下低于31%，证实多数事件为真正弥散成分。
2023-10-09 astro-ph.HE
On the source contribution to the Galactic diffuse gamma rays above 398 TeV detected by the Tibet ASγ experiment
该研究通过位置比对发现，西藏 ASγ 的 23 个 398 TeV 以上弥散伽马射线事件均不对应 1LHAASO 的 43 个 sub-PeV 源，从而支持其辐射具有弥散起源。
2024-01-23 astro-ph.HE
Penetration of cosmic rays into dense molecular clouds: role of diffuse envelope
宇宙射线（CR）通量通过扩散电离气体传播可以激发MHD波，从而产生磁扰动。我们提出了一个通用的模型CR渗透到分子云通过其扩散信封，并确定领先的物理过程控制其运输的方式从一个高度电离的星际介质的云的致密内部。该模型使我们能够描述一个自由流动的CR和它们的扩散传播之间的过渡，由散射的自生扰动。一组自洽的方程，控制在一个信封和调制CR通量产生的MHD湍流的扩散输运制度，基本上是由两个无量纲的数字。我们证明了一个显着的相互补充的不同机制，导致发病的扩散制度，这导致在一个普遍的能量谱的调制CR。最后，我们简要地讨论了我们的结果的几个基本的天体物理问题，如空间分布的CRs在银河系以及电离，加热和化学致密的分子云的影响。
2018-02-07 astro-ph.HE
Searching for Diffuse Nonthermal X-Rays from the Superbubbles N11 and N51D in the Large Magellanic Cloud
本文报道了用朱雀和XMM-牛顿对大麦云云（LMC）中的超气泡（SB）N11和N51 D的观测结果。这两个SB的内部表现出扩散的X射线发射，这是很好地代表了薄的热等离子体模型的温度为0.2-0.3keV。非热辐射的存在，在以前的作品中声称，是不太明显的，在我们的仔细调查。N11和N51 D的2- 10 keV通量的3 σ上限分别为3.6*10^{-14}尔格/cm ^2/s和4.7*10^{-14}尔格/cm ^2/s。以前关于探测到非热辐射的说法可能是由于对非X射线背景的估计不准确。我们的结论是，没有可靠的非热发射已被检测到的SB在LMC中，除了30 D或C。
2010-04-06 astro-ph.HE
Determining the Spectrum of Cosmic Rays in Interstellar Space from the Diffuse Galactic Gamma-Ray Emissivity
超过90%的银河系气体相关的伽马射线发射率高于1 GeV是由于中性π介子衰变形成的碰撞之间的宇宙射线和星际物质，轻子诱导的过程变得越来越重要低于1 GeV。鉴于费米空间天文台上的大面积望远镜对~50 MeV和~4 GeV之间的局部星际气体的伽马射线发射率进行了高质量的测量，现在是重新详细研究这一主题的时候了，包括强子产生机制。发射率光谱将使星际宇宙射线光谱能够可靠地确定，为起源和传播研究以及太阳调制模型的输入提供参考。这种分析的方法和说明性的结果。
2013-07-01 astro-ph.HE
LHAASO protons versus LHAASO diffuse gamma-rays: a consistency check
本研究首次检验LHAASO膝区质子能谱与银河系弥散γ射线观测的一致性，发现模型预测流量显著超出观测数据，挑战传统宇宙线与γ射线关联图景，推动TeV-PeV能段宇宙线模型修正。
2025-08-29 astro-ph.HE
Diffuse emission of TeV Neutrinos and Gamma-rays from young pulsars by Photo-meson interaction in the galaxy
一般认为，年轻的快速旋转的质子星是粒子加速的重要场所，如果磁矩反平行于自旋轴（$\vecμ\cdot\vecΩ<0$），质子可以在极帽区以上被加速到相对论能量。为了获得TeV的银河系扩散中微子和γ射线，首先，我们用蒙特卡罗（MC）方法在银河系中产生了年龄小于$10^6$ yrs的年轻中微子样本;其次，高能质子与软X射线光子相互作用，通过光子过程产生中微子和高能γ射线（$p+γ\rightarrow Δ^+\rightarrow n+π^+/p+π^0$），这些X射线光子来自于中子星表面。结果表明，中微子的TeV扩散通量低于背景通量，这表明目前的中微子望远镜很难探测到它。
2013-04-14 astro-ph.HE
Cosmic rays and diffuse non-thermal emission in galaxy clusters: an introduction
最近的多频观测有助于全面了解星系团中相对论粒子的起源和演化。在这篇评论中，我简要地讨论了这幅图的理论方面和开放的问题。
2011-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Understanding the spectral hardenings and radial distribution of Galactic cosmic rays and Fermi diffuse gamma-rays with spatially-dependent propagation
最近的直接测量银河宇宙射线光谱的气球/星载探测器显示光谱硬化的所有主要核素在几百个GV的刚性。费米大面积望远镜测量的全天弥漫伽马射线发射也显示了宇宙射线强度和光谱指数的空间变化。这些新的观测挑战了传统的简单加速和/或银河系宇宙射线的传播方案。在这项工作中，我们提出了一个空间依赖的扩散方案来解释所有这些现象。假设扩散系数与源分布反相关，这是带电粒子在湍流磁场中输运的自然预期。空间相关扩散模型也给出了较低水平的宇宙射线的各向异性，这与地下μ子和空气簇射实验的观测结果一致。该模型能较好地再现整个银河系中宇宙射线的光谱变化。
2018-02-26 astro-ph.HE hep-ph
Robust identification of isotropic diffuse gamma rays from Galactic dark matter
银河系内部的暗物质湮灭将产生强度相当恒定的伽马射线辐射，这使得我们很难将银河系的暗物质信号与河外伽马射线背景区分开来。我们表明，如果银河系的暗物质有助于在费米伽马射线太空望远镜可访问的能量范围内的测量发射的一个温和的部分，总测量发射的角功率谱的能量依赖性可以用来自信地确定伽马射线从银河系的暗物质子结构。
2009-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
First Detection of sub-PeV Diffuse Gamma Rays from the Galactic Disk: Evidence for Ubiquitous Galactic Cosmic Rays beyond PeV Energies
我们报告，第一次，期待已久的检测弥漫伽马射线的能量在100 TeV和1 PeV之间的银河系磁盘。特别是，除了已知的TeV伽马射线源之外，所有398 TeV以上的伽马射线都被观测到，并且与强子发射情景的预期一致，在强子发射情景中，伽马射线起源于通过质子与银河系中的星际介质相互作用产生的$π^0$的衰变。这有力地证明了宇宙射线在我们的银河系中被加速超过PeV能量，并在银河系盘上传播。
2021-05-17 astro-ph.HE
The Implications of a High Cosmic-Ray Ionization Rate in Diffuse Interstellar Clouds
弥漫的星际云显示出大量的H_3^+，只有通过H_2的高电离率才能维持。宇宙射线是这种环境中的主要电离机制，因此大的电离率意味着高的宇宙射线通量，以及大量的能量驻留在宇宙射线中。在本文中，我们发现标准传播宇宙射线谱预测的电离率比从H_3^+推断的电离率低得多。低能（~10 MeV）宇宙射线是电离氢的最有效的射线，但不能被直接探测到;因此，低能宇宙射线通量的不可观测的增强为H_3^+的结果提供了一个合理的解释。除了电离，宇宙射线还通过分裂原子核和激发原子核状态与星际介质相互作用。这些过程产生轻元素Li、Be和B，以及伽马射线。为了测试增强的低能宇宙射线通量的后果，我们采用了两个物理动机的宇宙射线光谱的建设再现电离率推断在弥漫的云，并调查这些光谱的影响致密的云电离率，轻元素丰度，伽马射线通量，和能量。这里提出的一个光谱提供了一个解释，在弥漫云中看到的高电离率，同时似乎仍然与其他观测数据大致一致，但这个光谱的形状表明，超新星遗迹可能不是低能宇宙射线的主要加速器。
2009-01-08 astro-ph.HE
Diffuse Gamma Rays in 3D Galactic Cosmic-ray Propagation Models
银河系宇宙射线传播问题数值解的Picard代码允许高分辨率模型，承认我们银河系的3D结构。Picard被用来确定银河系在100 MeV到100 TeV能量范围内的弥散伽马射线发射。我们讨论的宇宙射线源分布与银河系的螺旋臂的一系列这样的螺旋臂模型的影响。正如预期的那样，对伽马射线发射的影响在逆康普顿通道中最为明显，在那里可以看到螺旋臂的印记，并产生不再与银河旋转轴对称的预测。我们将说明这些差异的直接比较，从以前的轴对称银河系传播模型的结果：我们发现在全球尺度上的伽马射线通量的差异，并在当地尺度上的旋臂切线。我们比较伽马射线通量和光谱在臂与离臂投影和表征的差异轴对称模型。
2017-01-25 astro-ph.HE
Constraining the position of the knee in the galactic cosmic ray spectrum with ultra-high-energy diffuse $γ$-rays
最近在西藏AS的$γ$实验中测量到了高达$957$ TeV的$γ$射线扩散发射。假设它是由宇宙线核与星际介质之间的强子相互作用产生的，它要求宇宙线核的加速应远远超过PeV能量。目前，对不同物种的宇宙线谱的测量显示出不同的结果。西藏实验表明，质子加氦的谱在PeV以下有一个早期的膝。如果这是正确的话，弥漫的$γ$射线辐射将表明在PeV能量以上的银河宇宙射线的额外成分。这第二个组成部分可能来自最近的超高能$γ$射线观测所揭示的所谓PeVatron的源群，并可能有助于宇宙射线通量达到第二个膝盖的能量。另一方面，KASCADE测量表明质子的膝关节高于PeV。在这种情况下，由西藏天文台观测到的弥散$γ$ -射线可以很好地解释为只有一个宇宙射线成分。这两个人（即。Tibet膝和KASCADE膝）可以通过漫射$γ$射线和宇宙线核的光谱结构来区分。未来HERD和LHAASO实验对单个原子核光谱的测量以及LHAASO对扩散$γ$射线的测量可以共同约束这两种情况。
2022-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse Galactic Gamma Rays from Shock-Accelerated Cosmic Rays
激波加速粒子通量\propto p^-s，其中p是粒子动量，这是从简单的理论考虑得出的，即在非相对论性激波下宇宙射线加速，然后依赖于刚性逃逸到星系晕中。当考虑核生产模型的不确定性时，s ~ 2.8的冲击加速宇宙射线质子通量提供了对高纬度和分子云气体的费米-LAT伽马射线发射谱的充分拟合。Neronov，Semikoz，& Taylor（PRL，108，051105，2012）在拟合高纬度分子云的伽马射线谱时声称宇宙射线质子谱的断裂是使用由动能的幂律描述的宇宙射线质子通量的结果。
2012-08-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic diffuse emission from radio to ultra-high-energy gamma rays in light of up-to-date cosmic ray measurements
本文提出空间依赖的宇宙线传播模型，结合局部源贡献，通过多波段数据对比验证模型，并指出未来低能观测的改进方向。
2024-02-21 astro-ph.HE
Diffuse high energy neutrinos and cosmic rays from hyperflares of soft-gamma repeaters
在火球模型的框架下，计算了软γ重复源（SGR）超耀斑（如2004年12月27日\astrobj{SGR 1806-20}产生的超耀斑）的扩散高能中微子辐射.伽马射线暴（GRB）的火球模型能很好地解释这次超耀斑及其后续多频地辉辐射的主要特征。这种超耀斑的预期速率，$\sim 20-100$ Gpc $^{-3}$ day $^{-1}$，远远超过GRB速率。我们的结果表明，这种超耀斑对TeV-PeV中微子扩散背景的贡献小于GRB贡献的10%。我们还讨论了这些源的高能宇宙射线。
2009-08-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Emissivity of Ultrahigh Energy Cosmic Rays in the Distant Universe with the Diffuse Gamma-ray Emission
在宇宙学距离上发射的能量大于10 ^19 eV的超高宇宙射线（UHECR）会被宇宙微波和红外背景辐射通过光强过程衰减。如果河外磁场像纳高斯一样强，那么由于扩散，较低能量的河外宇宙射线（~10^18-10^19 eV）在哈勃时间内只能传播小于~Gpc的线性距离。这使得我们无法直接观测到宇宙中的大多数UHECR，因此观测到的UHECR强度仅反映了附近宇宙中数百Mpc范围内的发射率。然而，遥远宇宙中的UHECR通过与宇宙背景光子的相互作用，产生UHE电子和伽马射线，这些电子和伽马射线反过来引发宇宙背景光子的电磁级联。这种次级级联辐射形成了河外扩散GeV-TeV伽马射线辐射的一部分，与原始的UHECR不同，它是可以观测到的。受费米/LAT对河外弥漫伽马射线背景辐射的新测量的启发，我们通过要求它们产生的级联辐射不超过观测水平，获得了遥远宇宙中UHECR发射率的上限。通过与候选UHECR源（如伽玛暴和活动星系核）在高红移下的γ射线发射率的比较，我们发现，所获得的平坦质子谱的上限比伽玛暴中的γ射线发射率大~10^1.5倍，比BL Lac天体中的γ射线发射率小~10倍。在铁核组成的情况下，导出的上限的UHECR发射率是一个因素的3-5倍。进一步得到了宇宙成因中微子通量的鲁棒上限，这是冰立方探测器和下一代探测器JEM-EUSO勉强可以达到的。
2011-07-22 astro-ph.HE
Galactic Microquasar and Supernova Remnants Imprinting on Diffuse Neutrino and Gamma-Ray Sky
University of Utah（犹他大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
本研究提出纳入微类星体与超新星遗迹贡献的数值框架，解释银河系弥散中微子和伽马射线的能段分布，其预测与IceCube 12年观测吻合，为多信使研究提供物理基线与可检验预测。
2026-08-25 astro-ph.HE
Unified model for cosmic rays above $10^{17}$ eV and the diffuse gamma-ray and neutrino backgrounds
我们调查如何在“逃逸模型”中得到的河外质子成分可以解释天体物理来源。我们认为可能的宇宙线（CR）源正常/星暴星系和射电大声活动星系核（AGN）。我们发现，从正常和星暴星系的河外质子总流量的贡献是次显性的，并不适合逃逸模型推导出的光谱形状。在无线电响亮AGN的情况下，我们表明，完整的河外质子谱可以解释由一个单一的源人口，BL Lac/FR I，在这些来源的任何潜在的加速网站。我们计算了这些CR质子与其源内气体相互作用产生的扩散中微子和$γ$射线通量。对于光谱斜率的CR接近$α=2.1-2.2$建议的冲击加速，我们发现，这些UHECR源贡献的各向同性$γ$射线背景和冰立方观测到的天体物理中微子信号的河外部分的主要部分。
2015-10-15 astro-ph.HE
Probing Galactic Diffuse TeV Gamma-Ray Emission with the HAWC Observatory
银河系弥散TeV伽马射线辐射是由高能宇宙射线粒子与银河系中的物质和辐射相互作用产生的。对银河系弥散TeV γ射线辐射的测量将对银河系宇宙射线的加速和传播提供强有力的约束。高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台位于墨西哥中部海拔4100米处，对数百GeV至约100 TeV的伽马射线敏感。由于其2球面度的大视场和出色的背景估计，HAWC具有独特的能力来观察大型扩展源，如银河系漫发射。我们提出的分析策略，以检测银河系的弥漫性排放与HAWC，包括技术，以消除污染的本地来源。
2017-09-11 astro-ph.HE
Diffuse flux of galactic neutrinos and gamma rays
我们计算了银河系中宇宙射线与星际物质相互作用产生的中微子和伽马射线的通量。我们使用EPOS-LHC、SIBYLL和GHEISHA计算了动能在1 ~ 10^8 GeV的质子、氦和铁碰撞中这些粒子的产额，并将宇宙线密度与银河系盘和晕中的平均磁场强度进行了关联。我们发现，在E>1 PeV的流量非常强烈地依赖于宇宙射线的组成，而在1-5 GeV的主要来源的不确定性是宇宙射线光谱的日光层。我们表明，银河中微子的扩散通量变得大于传统的大气在E>1 PeV，但在所有的冰立方能量，它是4倍小于大气通量的前向魅力衰变。
2017-02-28 astro-ph.HE hep-ph
Thermal and Non-thermal X-Rays from the Galactic Supernova Remnant G348.5+0.1
我们报告了银河系超新星遗迹G348.5+0.1中两个不同区域的朱雀结果：东北区域的扩展热X射线（“软漫射”）和西北区域的非热X射线（CXFJ 171419.8 -383023）。软漫射的X射线光谱既不符合电离平衡模型，也不符合非平衡（电离）等离子体模型，在1.5-3 keV的能带中留下锯齿状残留物。当自由电子重新结合到高电离的Mg和Si离子的K壳层时，可以产生残余结构。事实上，X射线光谱与复合主导的等离子体模型非常吻合。我们提出了一个方案，在高温下，由于电子的选择性冷却到较低的温度~0.5 keV，在几乎完全电离状态的等离子体迅速改变到一个重组相。CXFJ 171419.8 -383023的光谱可以用一个简单的幂律模型很好地解释，其光子指数为1.9，几乎等于脉冲星风星云的典型值。由于估计的距离与软漫射的距离相同，因此我们推断软漫射和CXDIOJ 171419.8 -383023都与同一对象（SNR G348.5+0.1）相关联。
2013-08-08 astro-ph.HE
Propagation of cosmic rays into diffuse clouds
我们研究了低能宇宙射线（CR）从热电离等离子体移动到嵌入在等离子体中的冷云时穿透扩散云的能力。云内CR的光谱可能与热星际介质中的光谱显著不同，因为当CR穿过致密的物质云时，它们会因电离和核相互作用而遭受能量损失。因此，有一个净流量的CR向云，可以激发阿尔文波。反过来，自激阿尔文波增强了CR在云边缘附近的扩散，迫使CR在这一层花费更多的时间，增加了能量损失。最后的效果是，CR进入云的通量被强烈抑制低于能量阈值，其值取决于环境参数。我们第一次使用完整的动力学理论来描述这个问题，通过流动不稳定性耦合CRs和Alfvén波，并包括由于离子中性摩擦引起的波阻尼和由于电离和π介子产生引起的CR能量损失。与以往的方法不同，该方法可以描述热星际介质与云之间过渡区的全CR谱和磁湍流谱。对于银河系中弥漫云的典型尺寸和密度，我们发现进入云的粒子通量在E~10-100 MeV以下强烈减少，而对于更大的能量，CR谱保持不变。
2014-10-29 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Boosted Diffuse Supernova Neutrinos
针对宇宙射线散射增强中微子通量的研究热点，本文分析了宇宙射线与未被探测的弥散超新星中微子背景散射产生的增强通量，发现其远低于多种已知中微子通量。
2025-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse Emission of Galactic High-Energy Neutrinos from a Global Fit of Cosmic Rays
本文提出新的银河系弥散高能伽马射线和中微子模型CRINGE，通过拟合AMS-02、DAMPE、IceTop和KASCADE等最新宇宙线数据，量化预测不确定性并揭示与旧模型的显著偏差。
2022-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Galactic Bulge Diffuse Emission in Broad-Band X-rays with NuSTAR
弥漫在银河系中心、凸起和山脊的硬X射线辐射被认为是来自于尚未解决的X射线双星系统。然而，每个区域中主要吸积物体类别的身份仍不清楚。最近对Fe线特性和低能量（<10 keV）的X射线连续体的研究表明，非磁性激变变星（CV），特别是静止的矮新星的主要人口比例。这与先前对隆起和脊的高能（>10 keV）X射线测量形成对比，后者表明磁性CV占主导地位，特别是中间极性。此外，NuSTAR宽带测量发现了一个更重的中间极性人口在中央~100 pc比以前假设的，提高了这种人口的一部分从中心进一步延伸的可能性。在这里，我们使用NuSTAR的大口径非聚焦光子和它的宽带X射线范围探测银河系隆起的内部~1-3 $^\circ$的漫射连续体。这使我们能够限制光谱的可能的多温度分量，例如可能指示软和硬种群的混合物。我们的发射率是一致的，与以前的硬X射线测量的凸起和脊，与漫反射X射线光度跟踪恒星质量。该光谱是很好地描述了一个单温热等离子体与$kT \approx 8$ keV，没有显着的发射高于20 keV。这支持了凸起是由静止的矮新星为主，我们没有发现一个显着的中间极性人口在硬X射线波段的证据。
2019-09-12 astro-ph.HE
Interacting Cosmic Rays with Molecular Clouds: A Bremsstrahlung Origin of Diffuse High Energy Emission from the Inner 2deg by 1deg of the Galactic Center
银河系中心内部几度的高能活动可以通过散射射电、X射线和伽马射线辐射来追踪。在多个波长下发射的扩散气体的不同组分之间的物理关系是这项工作的焦点。我们首先提出无线电连续观测使用绿岸望远镜和模型的非热谱的GeV电子发射同步辐射的打破幂律分布。我们发现，费米探测到的发射主要是由于非热韧致辐射产生的人口同步辐射电子在GeV的能量范围内与中性气体相互作用。从射电数据测量的电子布居数外推到低能量和高能量也可以解释FeI 6.4 keV线和弥散TeV发射的起源，如Suzaku，XMM-Newton，Chandra和H.E.S.S.天文台。在银河系中心内部300 × 120秒差距的韧致辐射背景下，通过模拟多波长辐射推断出的物理量被限制为宇宙射线电离率为1- 10 × 10 ^{-15} s^-1，分子气体加热率将气体温度提高到75- 200 K，分子气体的部分电离为10^{-6}至10^{-5}，大尺度磁场为10-20微高斯，在300秒差距和50秒差距的路径长度上，扩散和致密分子气体的密度分别为100和10^3 cm^{-3}，FeI Ka 6.4 keV谱线发射在年时间尺度上的变化。我们的研究的重要意义是，在无线电中发射的GeV电子可以解释费米探测到的GeV伽马射线，宇宙射线照射模型，如由过去的活动Sgr A* 引发的X射线照射的模型，也可以解释来自银河系中心分子云的变量6.4 keV发射的起源。
2012-11-06 astro-ph.HE
The Interaction of Cosmic Rays with Diffuse Clouds
我们研究了当宇宙射线从热的电离等离子体移动到嵌入在等离子体中的冷云时，宇宙射线压力的变化，宇宙射线密度的变化，以及通过阿尔芬波阻尼引起的宇宙射线加热水平。这里概述的一般分析方法可以应用于电离星际介质或银河风中的漫射云。我们介绍了一个通用的宇宙射线扩散模型的基础上的流体动力学近似的宇宙射线（McKenzie & Voelk和Breitschwerdt和合作者）。我们的改进方法自洽地推导出宇宙射线通量和扩散率的假设下，流动的不稳定性是设置宇宙射线通量和扩散的主导机制。我们发现，正如预期的那样，宇宙射线不会与冷云内的气体发生耦合（宇宙射线在冷云内部不施加力），宇宙射线密度在云内不会增加（一般可能略有下降，有些情况下下降一个数量级），宇宙射线加热（通过阿尔芬波阻尼，而不是碰撞效应，如~10 MeV宇宙射线）仅在相对强的条件下才是重要的。（10微高斯）磁场或高宇宙射线压力（~10^{-11}尔格·厘米^{-3}）。
2011-07-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Diffuse emission from stochastic sources
针对银河系宇宙线源位置和年龄未知的问题，通过随机模型对GeV至数百TeV能段的弥散发射建模，揭示不同能段的独特性质，为约束源模型和定位宇宙线源提供支撑。
2025-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
How far are the sources of IceCube neutrinos? Constraints from the diffuse TeV gamma-ray background
冰立方最近探测到的TeV-PeV中微子的几乎各向同性分布表明，它们来自我们银河系以外的距离，但由于缺乏与已知来源的任何联系，它们的距离在很大程度上是未知的。在本文中，我们建议，随着中微子的产生，累积的TeV伽马射线发射可以用来约束这些中微子源的距离，因为由于河外背景光（EBL）的吸收，TeV伽马射线的不透明度取决于这些TeV伽马射线已经走过的距离。由于\emph{Fermi}测量到的河外TeV背景比预期的与冰立方中微子相关的累积通量弱得多，如果冰立方中微子的来源对TeV伽马射线是透明的，那么大多数的冰立方中微子必须来自大于TeV伽马射线视界的距离。我们发现80%以上的冰立方中微子应该来自红移为$z>0.5$的源。因此，找到与冰立方中微子相关的附近来源的机会很小。我们还发现，为了解释TeV γ射线发射约束下的中微子通量，中微子源密度的红移演化必须至少与宇宙恒星形成速率一样快。
2016-05-18 astro-ph.HE
Stochastic modelling of cosmic ray sources for diffuse high-energy gamma-rays and neutrinos
针对银河系宇宙射线源未确认的问题，采用蒙特卡洛方法建模从 GeV 到 PeV 能量的弥散辐射，证明从 GeV 外推到 PeV 必然失败，并解释了数百 TeV 处观测差异。
2023-09-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fermi-LAT Observations of the Diffuse Gamma-Ray Emission: Implications for Cosmic Rays and the Interstellar Medium
大于100 MeV的伽马射线天空主要是由宇宙射线与银河系星际气体和辐射场相互作用产生的漫射辐射。对这些漫射辐射的观测为研究宇宙射线的起源和传播以及星际介质提供了一种工具。我们目前的测量从第一个21个月的费米-LAT任务，并与使用GALPROP代码产生的漫射伽马射线发射的模型进行比较。这些模型适合宇宙射线数据，并纳入宇宙射线源、星际气体和辐射场分布的天体物理输入。为了评估与天体物理输入相关的不确定性，通过在观测极限内改变宇宙射线源的分布、宇宙射线约束体积（晕）的大小和星际气体的分布来创建模型网格。一个全天空的最大似然拟合被用来确定Xco因子，积分CO线强度和分子氢柱密度之间的比率，从第一费米LAT目录的伽马射线点源的通量和光谱，以及强度和光谱的各向同性背景，包括残留的宇宙射线被误分类为伽马射线，所有这些都有一些依赖于假设的漫发射模型。模型进行比较的基础上，他们的极大似然比，以及光谱，经度和纬度配置文件。我们还提供了残差图的数据减去扩散发射模型。该模型是一致的，在高纬度和中纬度的数据，但低于预测的数据在内部星系的能量超过几个GeV。这种差异的可能解释进行了讨论，包括未检测到的点源人口和整个银河系的宇宙射线的光谱变化的贡献。[删节]
2012-02-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on the origin of the ultra-high energy cosmic-rays using cosmic diffuse neutrino flux limits: An analytical approach
天体物理学上的中微子是在超高能宇宙射线与周围光子的相互作用中产生的。天体物理中微子的通量与宇宙线源的特性（如宇宙学分布）密切相关。我们研究可能的约束宇宙射线源的性质在一个模型无关的方式使用实验获得的扩散中微子通量超过100 PeV。导出了估算宇宙成因中微子通量随源演化参数和源延度红移变化的半解析公式。所得到的公式将中微子通量的上限转化为对宇宙线源的约束。结果表明，IceCube最近获得的宇宙成因中微子上限限制了超高能宇宙线源的强演化，而未来1 km^3尺度探测器的上限能够进一步限制超高能宇宙射线源的演化，其演化速率与宇宙恒星形成速率相当。
2012-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Diffuse $γ$-ray emission around the massive star forming region of Carina Nebula Complex
报道了费米大天区望远镜（Fermi-LAT）对船底座星云复合体（CNC）大质量恒星形成区的$γ$射线辐射的探测。使用最新的源目录和扩散背景模型，我们发现，在这个地区的GeV $γ$射线发射可以分解成三个不同的组件。从中心点源发射的GeV $γ$射线被认为是起源于船底座η星（$η$ Car）。我们进一步发现CNC周围的扩散GeV $γ$射线发射可以用两个半径分别为0.4°（区域A）和0.75°（区域B）的高斯盘来模拟。从A区和B区得到的GeV $γ$射线辐射与导出的分子气体在天空中的投影有很好的空间一致性。A区的GeV $γ$射线辐射揭示了π介子衰变过程的特征谱形，这表明$γ$射线是由强子宇宙射线与周围气体相互作用产生的。B区的$γ$射线谱的硬光子指数为2.12 $\pm$ 0.02，与其它年轻大质量星团的硬光子指数相似。我们认为，扩散的GeV $γ$ -射线发射在区域A和区域B可能起源于加速质子与周围气体的相互作用的集群。
2022-10-04 astro-ph.HE
Can diffuse X-rays be important in driving photoionisation in molecular clouds?
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Physics Department, Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院物理系）；Faculty of Physics, University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学物理学院）；INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）
本研究量化了漫射X射线对分子云电离的贡献，发现其在低柱密度下的电离率低于银河宇宙射线，无法主导屏蔽良好的分子气体的电离平衡，仅对低消光物质的热化学结构有一定贡献。
2026-09-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dissecting the Diffuse Emission of the Galaxy with the HAWC Observatory
本研究利用8年HAWC数据和Pass 5处理流程，结合Gammapy软件与TeV弥漫辐射模型，分析银河系TeV弥漫伽马射线辐射，发现银纬3度外存在与宇宙射线-星际气体作用预测一致的显著剩余辐射，且结果与LHAASO等效分析结果相符。
2025-09-03 astro-ph.HE
The Possibility of Investigating Ultra-High-Energy Cosmic-Ray Sources Using Data on the Extragalactic Diffuse Gamma-Ray Emission
我们提供了我们的估计的伽马射线发射的强度与能量接近0.1 TeV产生在银河系内的空间中的相互作用的宇宙射线与背景排放。我们假设宇宙射线源是点状的，它们是活动星系核。我们考虑了以下几种可能的源：遥远而强大的源，红移可达z=1.1，具有单能粒子谱，E=10^21 eV;同样的物体，但具有幂律粒子谱;以及红移为0<z<=0.0092的邻近源，即距离不大于50 Mpc，也具有幂律粒子谱。能量为0.1 TeV的宇宙射线对河外弥漫伽马射线背景的贡献取决于源的类型，或者更具体地说，贡献范围从f<<10^（-4）到f约为0.1。取决于源模型。我们的结论是，河外背景γ射线发射的数据可以用来确定宇宙射线源的特性，即它们的距离和粒子能谱的图案。关键词：宇宙射线，弥漫伽玛射线辐射，活动星系核。待发表于：Astronomy Letters，2017，vol. 43，No.8，pp. 529-535.
2017-07-09 astro-ph.HE
