Diffuse Galactic Gamma-rays from star clusters
我们证明，年轻的星团有一个$γ$射线表面亮度的弥漫银河系发射（DGE）相媲美，并估计，他们的天空覆盖范围内的银河系的方向超过统一。因此，我们认为，它们构成了DGE的一个重要部分。
2020-08-25 astro-ph.HE
Cosmic rays from multiwavelength observations of the Galactic diffuse emission
宇宙射线（CR）在与银河系磁场（B场）、星际气体和辐射场相互作用时产生漫射辐射。这种扩散辐射从无线电、微波、X射线到高能伽马射线。由于普朗克、费米-LAT和甚高能切伦科夫望远镜最近的详细观测，漫射辐射大大增加了天体物理界的兴趣。观测这种发射并与详细的预测进行比较，以获得有关CR属性的信息，例如它们的密度，光谱，分布和在银河系中的传播。不幸的是，解开和表征这种弥漫性发射强烈依赖于知识的不确定性，未解决的来源，气体，辐射场，和B场，比整个银河系的CR。我们在这里报告最近的多波长观测银河系的漫发射，并讨论了漫发射产生的CR及其模型的不确定性，比较观测与预测。即将到来的望远镜的重要性，特别是平方公里阵列望远镜（SKA）和切伦科夫望远镜阵列（CTA），并在兆电子伏能量的未来任务也得到解决。
2016-01-25 astro-ph.HE
Implications of the detection of sub-PeV diffuse $γ$ rays from the Galactic disk apart from discrete sources
最近，西藏-AS $γ$合作报告了从银盘探测到能量范围为100 TeV - 1 PeV的$γ$射线。值得注意的是，这些$γ$射线中的许多都是在已知的非常高能量（E $>$ 100 GeV）的$γ$射线源之外观测到的。如果这些扩散的$γ$射线：1）是由常规而非外来（即暗物质衰变或湮灭）过程产生的，2）具有强子而非轻子起源，3）是在脉冲而非稳定源中产生的，或者是在光学厚源中产生的，那么这些结果就能得到最好的理解。除此之外，探测到低于PeV的弥散$γ$射线意味着来自银河系盘的中微子通量的极限，以及银河系宇宙射线谱中截止刚性的下限。
2021-04-07 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
Using diffuse radio emission in clusters of galaxies to probe the cosmic web, cosmic rays and dark matter
漫射射电源的研究对于我们了解星系团的物理条件以及大尺度磁场在相对论粒子在团内介质（ICM）中传播中所起的作用是必不可少的。由于耗散过程，ICM的热等离子体包含无用的信息的结构和CR的形成。这种过去和现在的信息是由它的非热辐射完整地携带的，这种非热辐射是由高度相对论性的粒子在大尺度磁场中螺旋运动引起的。漫射射电辐射与活动星系核现象无关，也没有光学对应物。相反，它与ICM相关，其特征在于陡峭的频谱。低表面射电亮度特征被认为是通过相对论电子的残余群体的再加速或与ICM的质子-质子碰撞形成的。漫射射电源通常分为“遗迹”、“晕”、“迷你晕”和“射电幽灵”。我们用67个红移为0.02 < z < 0.1的邻近星系团的样本来研究漫射射电辐射与大尺度结构（宇宙网）、暗物质（DM）和宇宙射线（CR）之间的关系。我们的样本的集群在低红移包含地区的无线电流量低于Jy水平是非常适合的DM的研究。DM晕可以显著地有助于在低亮度下的源的计数。我们报告正在进行的工作。
2013-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Nuclear enhancement factor in calculation of Galactic diffuse gamma-rays: A new estimate with DPMJET-3
本文利用蒙特卡罗模拟器DPMJET-3，提出了一种新的核增强因子计算方法，用于从质子-质子相互作用中估算银河系弥散γ射线通量，以考虑宇宙射线和星际物质中的重核。在6-1000 GeV/核子的能量范围内，一个新的值为1.8-2.0，随着发射宇宙射线的动能的增加而略有增加，比以前的估计大了大约20%。
2009-04-27 astro-ph.HE
Fluxes of diffuse gamma rays and neutrinos from cosmic-ray interactions with circumgalactic gas
银河系被一个引力束缚的气体日冕所包围，气体日冕一直延伸到银河系的维里半径。宇宙射线粒子与这种气体的相互作用产生了高能次级伽马射线和中微子。我们提出了一个定量分析的中微子和伽马射线通量的日冕的银河系连同其他星系的日冕的综合贡献。高能中微子通量不足以解释冰立方的结果，而对费米-LAT扩散γ射线通量的贡献是不可忽略的。
2016-09-16 astro-ph.HE
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
From diffuse extragalactic and galactic gamma rays to limits on extra dimensions
在TeV尺度的ADD引力框架下，我们导出了核塌缩超新星以大质量（Kaluza- Klein）引力子形式发射的能量的最大比例，以及相应的最小额外维普朗克质量M*。我们的局限性出现了：a）来自费米-LAT观测到的银河系外伽马射线背景，在天体物理源被移除之后，b）通过残留的银河系发射，在天体物理和潜在的暗物质发射被移除之后。我们专注于一些额外的维度3和4，因为M* 在TeV范围内，天体物理和对撞机的约束竞争。对于额外维数n=3和n=4，分别导出了在情况a）为8.0 TeV和1.1 TeV，以及在情况b）为16 TeV和1.9 TeV时M* 的下限。这些限制特别稳健，对所涉及的各种不确定性不敏感。
2019-10-25 astro-ph.CO 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
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
Intergalactic magnetic field spectra from diffuse gamma rays
费米-LAT观测到的伽马射线到达方向的非零宇称奇因子表明存在螺旋星系际磁场（Tashiro等人，2013年）。我们成功地测试了这一假设使用更严格的削减数据，蒙特卡罗模拟与费米-LAT时间曝光信息，分别分析北银河半球和南银河半球，并确认Tashiro和Vachaspati（2014）的预测。在一些进一步的技术假设下，我们给出了如何从宇称奇子中重建磁螺旋度谱。
2014-12-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma rays from Galactic pulsars
年轻的超新星和毫秒级超新星的伽马射线被认为是高纬度地区{ \it Fermi}大面积望远镜（LAT）观测到的弥散伽马射线辐射的一部分。我们推导出的贡献，通过使用无线电伽马射线的信息，我们发现，它们只解释了一小部分的各向同性扩散的伽马射线背景的historars未检测到的对应。
2014-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
Parity-odd correlators of diffuse gamma rays and intergalactic magnetic fields
我们发展星系际螺旋磁场和奇偶校验奇签名之间的联系，在弥漫的伽玛射线天空。我们发现宇称奇相关器$Q(R)$中峰值的位置和幅度可以用来推断星系际磁场的正常和螺旋功率谱。当应用于费米-LAT数据时，$Q(R)$中观察到的峰值幅度给出了$\sim 10^{-14}~{\rm G}$星系间磁场强度，这与早期仅使用峰值位置的独立估计一致（Tashiro等人，2014）。我们讨论的功能，进一步支持星系际磁场假设，并为未来的测试进行预测所观察到的$Q(R)$。
2014-09-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Extragalactic diffuse gamma-rays from dark matter annihilation: revised prediction and full modelling uncertainties
最近的高能量数据从费米-LAT的弥漫伽马射线背景已被用来设置之间的最佳约束湮灭TeV冷暗物质的候选人。为了评估这些限制的鲁棒性，我们重新审视和更新的各向同性河外伽玛射线强度的计算从暗物质湮灭。质量为$\geq10^{10}\,M_{\odot}$的晕的发射提供了预测强度的鲁棒下限。包括较小的光晕（其性质是从其较高质量的对应物推断的）在内的强度通常高5倍，而来自subhalos的增强产生额外的因子~1.5。我们还对所有成分的不确定性进行了排名，并为它们提供了详细的误差预算。总的来说，我们的基准强度比Fermi-LAT合作在其最新分析中得出的基准强度低5倍。这表明对河外暗物质湮灭的限制可以放宽相同的系数。我们还计算了自相互作用的暗物质在大质量晕的预期强度，并发现发射减少了3倍相比，无碰撞对应。CLUMPY代码的下一个版本将提供所有必要的工具来重现和简化未来对该预测的改进。
2018-02-07 astro-ph.CO 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
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
Diffuse gamma-ray background and cosmic-ray positrons from annihilating dark matter
我们研究了湮灭暗物质对银河系外弥漫伽马射线背景谱的贡献，其动机是最近观测到的宇宙射线正电子/电子异常。观测到的弥散伽马射线通量对暗物质模型提供了严格的约束，我们给出了暗物质湮灭截面的上界。结果表明，对于有核暗物质晕轮廓的情况，弥散γ射线比来自银河系中心的γ射线给出更严格的束缚。费米卫星将使束缚更强。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Constraining Very Heavy Dark Matter Using Diffuse Backgrounds of Neutrinos and Cascaded Gamma Rays
我们认为，从最近的费米伽马射线和冰立方中微子观测各向同性背景辐射的超重暗物质（VHDM）的多信使约束。扩散伽马射线背景（DGB）的费米数据显示，在非常高的能量（VHE），我们称之为“VHE过剩”相对于预期的衰减幂律外推从较低的能量可能无法解释的功能。我们表明，VHDM可以解释这种过剩，中微子观测将是一个重要的工具来测试这种情况。更保守地说，我们推导出了质量为10^3-10^10 GeV的VHDM性质的新约束。这些通用的边界遵循我们在其他地方开发的伽马射线和中微子的宇宙能量预算约束，基于对宇宙电磁级联和中微子探测率的详细计算。我们表明，结合伽马射线和中微子的数据是必不可少的VHDM属性的约束既强大又强大。在较低的质量范围内，我们对VHDM湮灭和衰变的约束与其他结果相当;然而，我们的约束继续到更高的质量，在那里它们变得相对更强。
2012-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
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
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 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
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
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
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
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
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
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
Fermi LAT Observation of Diffuse Gamma-Rays Produced Through Interactions between Local Interstellar Matter and High Energy Cosmic Rays
本文报告了大口径望远镜在\textit{Fermi}任务中对第三象限中纬度地区（从$200\arcdeg$到$260\arcdeg$的银河经度$l$和从$22\arcdeg$到$60\arcdeg$的纬度$| b |$）的$γ$ -射线的观测。该地区不包含已知的大分子云，大部分氢原子位于太阳系1千秒差距以内。计算了$γ$射线点源和逆康普顿散射的贡献，并将其相减.在100 MeV ~ 10 GeV的能量范围内，剩余的$γ$射线强度与原子气柱密度呈线性关系.测得的积分$γ$射线发射率分别为100 MeV以上的$(1.63 \pm 0.05) \times 10^{-26} {\rm photons s^{-1} sr^{-1} H\mathchar`-atom^{-1}}$和300 MeV以上的$(0.66 \pm 0.02) \times 10^{-26} {\rm photons s^{-1} sr^{-1} H\mathchar`-atom^{-1}}$，附加系统误差为$\sim 10%$ .在100 MeV-10 GeV的差分发射率同意与直接测量的宇宙射线光谱的基础上，在10%的水平一致的计算。结果表明，在所研究的区域，距太阳系1千秒差距以内的宇宙线核谱与在地球上直接测量的$\sim 10%$以内的星际谱接近。
2009-08-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Star-forming galaxies as the origin of IceCube neutrinos: Reconciliation with Fermi-LAT gamma rays
宇宙射线加速器，如恒星形成星系中的超新星和超新星遗迹，是冰立方观测到的弥散天体物理中微子最合理的来源之一。中微子产生强子的过程也会产生一个弥散的伽马射线通量，受到费米-LAT边界的限制。像耀变体这样的点源也对弥散伽马射线通量有贡献，这一事实意味着中微子源的伽马不透明度很大。事实上，对于这些高红移的恒星形成星系，星系际传播过程中的伽马吸收可能是显着的。此外，这些极端源星系内部的大伽马衰减可以减少漫通量的级联分量。在当前天体物理的不确定性影响这些反射过程下，我们发现相关的漫射伽马射线通量可以保持与当前费米-LAT边界兼容。
2016-08-22 astro-ph.HE hep-ph
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
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
