Fermi LAT Study of the Cosmic-rays and the Interstellar Medium in Nearby Molecular Clouds
我们报告了用{ \it Fermi}大视场望远镜（LAT）对来自附近分子云Chamaeleon、R Coronae Australis（R CrA）以及Cepheus和Polaris耀斑区域的星际伽马射线发射的分析。它们是最近的分子云复合体之一，距离太阳系300 pc以内。这些分子云中的宇宙射线（CR）与星际气体相互作用产生的γ射线辐射对研究太阳系附近分子气体的CR密度和分布是有用的。从250 MeV到10 GeV，这三个区域的γ射线发射率约为（6- 10）$\times$ 10 $^{-27}$光子s $^{-1}$ sr $^{-1}$ H原子$^{-1}$，表明即使考虑系统不确定性，CR密度的变化也为$\sim$的20%.分子质量校正比$X_{\rm CO} = N{\rm (H_2)}/W_{\rm CO}$在三个区域之间约为（0.6- 1.0）$\times$ 10 $^{20}$ H $_2$ -molecule cm $^{-2}$（K km s $^{-1}$）$^{-1}$，表明$X_{\rm CO}$在太阳系附近存在变化。根据所得到的$X_{\rm CO}$值，我们计算了这些分子云中由\Wco \示踪的分子气体的质量。此外，在原子和分子气体之间的界面处也推断出类似数量的暗气体。
2013-03-08 astro-ph.HE
New constraints on the primordial black hole number density from Galactic gamma-ray astronomy
原初黑洞是宇宙学、广义相对论、量子引力和非标准粒子物理学的独特探测器。它们可以被认为是终极的粒子加速器在其最后（爆炸）的时刻，因为它们应该达到，非常短暂，普朗克温度。质量为$M_{\star} = 5 10^{14}$ g的原始黑洞数密度的上限，霍金质量（出生于大爆炸终止他们的生命目前），是确定比较他们的预测累积$γ$射线发射，星系方面，一个观察到的EGRET卫星，一旦针对非热$γ$进行校正-由宇宙射线质子和电子与银河系中的光和物质相互作用引起的射线背景发射。一个模型与自由气体的发射率被用来映射银河系在100兆电子伏的光子范围内，原始的黑洞发射的峰值是预期的。最好的气体发射率和额外的模型参数通过拟合EGRET数据获得，并被用来推导霍金质量的原始黑洞的最大发射，假设它们像暗物质分布在星系晕。我们得到的边界，取决于暗物质的分布，外推到整个宇宙（$Ω_{PBH}(M_{\star}) = 2.4 10^{-10}$到$2.6 10^{-9}$）是更严格的比以前的来自河外$γ$ -射线背景和反质子通量，虽然较少的模型依赖和更强大的数据的基础上。这些新的极限对宇宙中小结构的形成理论有着有趣的影响，因为它们是暴胀留下的非常小尺度密度波动的唯一约束。
2009-06-09 astro-ph.HE
Using Interstellar Clouds to Search for Galactic PeVatrons: Gamma-ray Signatures from Supernova Remnants
星际云可以作为强子宇宙射线的目标材料;随后通过非弹性质子-质子碰撞产生的伽马射线，并与这种云在空间上相关联，可以提供有效粒子加速的关键指标。然而，即使在粒子加速进行到PeV能量的情况下，加速器和附近的靶材料的系统必须满足一组特定的条件，以产生可检测的伽马射线通量。在这项研究中，我们严格地验证了云和加速器的必要属性。通过使用现有的超新星遗迹（SNR）和星际云目录，我们产生了一个排名最有前途的目标系统的候选名单，那些可检测的伽马射线通量的预测，在粒子加速到PeV能量的情况下，在附近的SNR。我们讨论了未来的设施，包括CTA，LHAASO和SWGO的检测前景，并比较我们的预测与已知的伽马射线源。由该模型确定的四个最亮的预测通量>100 TeV的星际云位于（l，b）=（333.46，-0.31），（16.97，0.53），（110.43，1.89）和（336.73，-0.98）。这些云在一系列模型情景下一直很亮，包括扩散系数和粒子谱的变化。平均而言，可检测到的伽马射线通量更有可能用于更大质量的云; SNR和云之间的分离距离较低的系统;以及稍微旧的SNR。
2022-12-28 astro-ph.HE
Implications on Spatial Models of Interstellar Gamma-Ray Inverse-Compton Emission from Synchrotron Emission Studies in Radio and Microwaves
宇宙射线与银河系中的气体和光子场相互作用，产生星际伽马射线发射（IGE），它占在伽马射线能量下探测到的光子的近50%。这个IGE的模型必须非常精确，以解释目前的伽马射线望远镜，如费米大面积望远镜（LAT）的高质量观测。IGE的标准模型，作为参考模型的费米LAT数据的分析，显示空间差异的数据，强调更现实的模型的必要性。产生IGE的逆康普顿分量的相同CR电子也产生在无线电和微波中观察到的星际同步辐射。然而，目前的标准模型没有利用来自这种星际同步辐射的研究结果。考虑到这些结果，在这项工作中，我们将展示它们如何影响IGE的大规模逆康普顿分量的计算空间图，这通常用于费米LAT数据的研究。结果发现，这些结果显着影响这些空间模型地图，甚至在60%的水平。特别是，传播模型的基础上同步加速器的研究产生了更多的峰值逆康普顿发射在银河系内部区域相对于用于分析费米LAT数据的标准模型。结论是，无线电和微波观测可以包括在一个多频自洽的方法，一个更准确的建模的IGE最终的物理综合解释的伽马射线数据及其目前无法解释的功能。给出了模型参数，为高能γ射线研究提供了更符合实际的依据。
2019-01-24 astro-ph.HE
Cosmic Rays and Interstellar Medium with Gamma-Ray Observations at MeV Energies
最新的精确宇宙射线（CR）测量和目前的伽马射线观测已经开始挑战我们的理解CR运输和相互作用在银河系。此外，由于CR的密度与星际介质（ISM）中的磁场、气体和星光的密度相似，因此CR预计会影响ISM的动力学，包括决定运输和恒星形成的物理和化学过程。在这种背景下，观测低能回旋共振产生的MeV γ射线辐射是非常重要和紧迫的。一个覆盖能量范围在~0.1 MeV和几GeV之间的望远镜，其灵敏度比以前的仪器高出一个数量级以上，将首次允许详细研究低能CR，提供有关其来源、整个银河系的光谱、丰度、传输特性及其在银河系演化和恒星形成中的作用的信息。在这里，我们讨论的CR，ISM（气体，星际光子，和磁场）和相关的伽马射线发射与这样的仪器的研究的科学前景。
2019-03-13 astro-ph.HE
Interstellar gamma-ray emission from cosmic rays in star-forming galaxies
费米/LAT在~0.1- 100 GeV范围内对恒星形成星系的观测使第一次人口研究成为可能。发现了伽马射线光度和恒星形成活动示踪物之间相关性的证据。研究各种全球条件下的银河系宇宙射线（CR）可以获得有关其起源和在星际介质（ISM）中传输的信息。这项工作解决的问题，可以预期的星际伽马射线发射作为全球星系属性的函数的标度律，建立在GeV范围内的当前实验数据是否可以约束的目标。我开发了一个2D模型的非热辐射的稳定状态CR人口与ISM在恒星形成的星系。大多数与CR相关的参数取自银河系研究，然后模拟了大量的星系，大小从4到40 kpc，几种气体分布，恒星形成率（SFR）涵盖六个数量级。在100 keV-100 TeV范围内的伽马射线光度的演变，重点是不同的发射过程和粒子群的贡献，和运输制度之间的过渡。该模型可以重现从费米/LAT人口研究中推断出的大部分SFR范围内的归一化和趋势。这是一个平原扩散计划，一个单一的扩散系数，并假设CR经历大规模的体积平均星际条件。然而，高能伽马射线光度和恒星形成活动之间并没有普遍的关系，正如不同的银河系全球性质所引入的散射和低端伽马射线发射的下降所说明的那样。
2014-02-03 astro-ph.HE
High-Energy Gamma Rays from the Milky Way: Three-Dimensional Spatial Models for the Cosmic-Ray and Radiation Field Densities in the Interstellar Medium
星际起源的高能伽马射线是由宇宙射线（CR）粒子与银河系中弥漫的气体和辐射场相互作用产生的。这种发射的主要特点是很好地理解和复制现有的CR传播模型采用2D Galactocentric圆柱对称几何。然而，来自费米大面积望远镜等仪器的高质量数据显示，在几到几十度的尺度上，模型预测存在重大偏差，这表明需要包括银河系螺旋结构的细节，因此需要三维空间建模。在本文中，从银河系的高能星际辐射计算使用新版本的GALPROP代码采用三维空间模型的CR源和星际辐射场（ISRF）的密度。CR源的空间分布的三个模型被用来区分其相对比例的输入光度归因于平滑盘或螺旋臂。两个ISRF模型的基础上开发的恒星和尘埃的空间密度分布从文献再现当地的近远红外观测。星际发射模型，包括臂和隆起的CR源和ISRF密度提供合理的物理解释的功能，发现在残留的地图从高能伽马射线数据分析。CR和ISRF密度的3D模型提供了一个更现实的基础，可用于解释来自银河系的非热星际发射。
2017-08-02 astro-ph.HE
Study of the Cosmic Rays and Interstellar Medium in Local HI Clouds using Fermi-LAT Gamma-Ray Observations
星际气体密度分布的准确估计对于理解星际介质和银河宇宙射线是至关重要的。为了理解ISM和CR在当地的环境中，弥漫$γ$射线发射在第三象限的中纬度地区进行了研究。利用费米大天区望远镜（LAT）0.1- 25.6 GeV能区的$γ$射线数据和其他星际气体示踪剂如HI 4 PI巡天数据及普朗克尘埃热辐射模型，分别对南北两区进行了分析。研究了高温地区沙尘排放Dem随中性气柱总密度NH的变化规律，并在假设CR强度均匀的条件下，利用$γ$射线资料标定了NH/Dem比值。测得的100 MeV以上的积分$γ$射线发射率在北部和南部地区分别为$(1.58\pm0.04)\times10^{-26}~\mathrm{photons~s^{-1}~sr^{-1}~H\mbox{-}atom^{-1}}$和$(1.59\pm0.02)\times10^{-26}~\mathrm{photons~s^{-1}~sr^{-1}~H\mbox{-}atom^{-1}}$，支持太阳系附近存在均匀的CR强度。虽然大多数气体可以被解释为具有$T_\mathrm{S} = 125~\mathrm{K}$或更高自旋温度的HI，但识别出由具有$T_\mathrm{S} \sim 40~\mathrm{K}$的光学厚HI主导的区域。
2020-02-04 astro-ph.HE
Diverse Properties of Interstellar Medium Embedding Gamma-Ray Bursts at the Epoch of Reionization
分析超高分辨率大尺度宇宙辐射流体动力学模拟，首次量化的物理环境的长持续时间伽马射线暴（GRB）在再电离的时代。我们发现，在秒差距尺度上，13%的伽玛暴保持在高密度（$\ge 10^4$ cm $^{-3}$）的低温恒星形成区域，而87%的伽玛暴发生在低密度（$\sim 10^{-2.5}$ cm $^{-3}$）的高温区域超新星加热。更重要的是，伽玛射线暴余辉的光谱特性，如中性氢柱密度，总氢柱密度，尘埃柱密度，气体温度和金属含量的干预吸收剂，从视线到视线变化很大。虽然我们的模型解释了现存的有限的观测推断值环暴密度，金属丰度，柱密度和灰尘的属性，一个大得多的样本高Z伽玛暴余辉将需要促进模型的统计坚实的测试。我们的研究结果表明，任何试图推断的物理性质（如金属丰度）的星际介质的主机星系的基础上非常少量的（通常是一个）视线将是不稳定的。利用高Z伽玛暴探测星际介质和星系际介质时，应考虑到星际介质的物理性质。
2014-09-23 astro-ph.HE
Measuring the Intensity of the Interstellar Radiation Field with Ultra-high Energy $γ$ ray Spectra
本文提出利用未来大量超高能γ射线源的γ射线谱观测，间接探测星际辐射场强度随银心距离、银纬和银经的变化，从而为LHAASO等设施对银河系源高能γ射线通量的自洽预测提供关键依据。
2025-03-11 astro-ph.HE
Cosmic rays: interstellar gamma-ray and radio emission
本文讨论了宇宙线感生的星际γ射线与银河系射电辐射的关系，强调了对它们进行平行研究的重要性。我们给出了一个概述的结果从费米-LAT的星际伽玛射线发射，然后集中在补充研究的无线电发射从银河系。
2013-03-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
The interstellar environment in the outer Galaxy as seen in gamma rays by Fermi
由宇宙射线（CR）和星际气体之间的相互作用产生的伽马射线辐射在整个银河系中追踪其密度的乘积。外星系是一个特权的调查目标，以分离沿视线看到的星际结构。费米大面积望远镜（LAT）最近的观测揭示了EGRET时代关于CR密度分布和星际介质普查的公开问题。在银河系外测得的伽马射线发射率的梯度比广泛使用的CR传播模型的预测要平坦得多，因为假定的CR源在太阳圈之外迅速下降。需要大的传播体积，晕高度高达20千秒差距，或平坦的CR源分布来匹配数据。其他可行的可能性包括不均匀的CR扩散特性或比无线电/毫米波数据所占的更多的气体。伽马射线数据限制了Xco=N（H2）/W（CO）比在距离太阳几千秒差距内的演化。从古尔德带附近的云层到当地的支线，有一个明显的2倍的增加。没有进一步的显着变化，测量从当地的马刺英仙座螺旋arm. At水平的LAT数据提供的统计精度，最重要的来源的不确定性，往往被忽视，到目前为止，是由于光学深度校正适用于导出的列密度的H I。可靠地确定平面中原子气体的数量是更好地探测银河系中CR性质的关键。
2010-12-02 astro-ph.HE
Imprints of Cosmic Rays in Multifrequency Observations of the Interstellar Emission
自从宇宙射线（CR）被发现以来，对它在银河系和日球层中传播的模拟取得了重大进展。然而，传播模型遭受许多参数的退化。更复杂的是，最近数据的精确性开始挑战现有的模型。为了解决这些问题，我们使用现有的多频观测的星际辐射从无线电到伽马射线，连同直接CR测量，研究本地星际光谱（LIS）和传播模型。结果表明，在不考虑太阳调制的情况下，电子激光干涉系统的特性得到了很好的描述，并提出了较好的传输模型。更准确地说，我们的分析得出了以下主要结论：（1）电子注入谱至少需要在几个GeV以下的中断;（2）即使与直接CR测量一致，产生具有从几百MeV到几个GeV的大全电子密度的LIS的传播模型也不受射电和γ射线观测的青睐;（3）在考虑太阳调制后，直接的CR测量代表了我们~1 kpc区域的质子LIS的通常假设受到了观测到的局部γ射线HI发射率的挑战。我们提供由此产生的质子LIS，全电子LIS和传播参数，基于同步加速器，伽马射线，和直接CR数据。提出了一个简单的扩散模型和一个试探性的扩散-再加速模型。各种型号的研究在银河系内区域的X射线和伽马射线。预测未来的伽马射线仪器（e-ASTROGAM和AMEGO）的星际发射。
2018-04-18 astro-ph.HE
The cosmic-ray and gas content of the Cygnus region as measured in gamma rays by the Fermi Large Area Telescope
天鹅座区域拥有一个巨大的分子云复合体，它活跃地形成大质量恒星。宇宙射线与星际气体和辐射场的相互作用使它以伽马射线的能量发光。在这个方向可以看到几个伽马射线源和其他能量源。在本文中，我们分析了费米大面积望远镜测量的伽马射线发射的能量范围从100 MeV到100 GeV，以探测整个天鹅座复杂的规模的气体和宇宙射线的内容。通过选择处于其关断脉冲相位间隔的光子，来自明亮双光子的信号在很大程度上减少。我们比较了来自无线电/毫米波线和可见光消光数据的星际气体地图的漫射伽马射线发射，并寻求该地区的全球模型，包括其他的辐射源和伽马射线源。积分HI发射率和它的光谱能量分布都是一致的系统内LAT测量在太阳系附近的星际空间。平均X=N（H2）/W（CO）比与本地臂中的其他LAT测量结果一致。我们检测到来自暗中性气体的显著伽马射线发射，其质量相当于CO追踪的质量的约40%。尽管有显著的恒星形成活动和星际云的大质量，天鹅座复合体中的宇宙射线数量平均为几百秒差距，与本星际空间的宇宙射线数量相似。（节略）
2011-11-30 astro-ph.HE
Effects of non-uniform interstellar magnetic field on synchrotron X-ray and inverse-Compton gamma-ray morphology of SNRs
对X射线和γ射线波段信噪比的观测有望为我们理解银河系宇宙射线的性质提供重要信息。对不同能带信噪比图像的分析需要同步辐射和逆康普顿辐射理论模型的支持。我们开发了一个数值程序（REMLIGHT），通过MHD模拟，综合了非均匀星际介质（ISM）和/或非均匀星际磁场（ISMF）中SNR扩展的同步辐射、X射线和IC γ射线辐射。作为第一个应用程序，该代码被用来研究非均匀ISMF的SNR形态在非热X射线和伽马射线波段的影响。我们进行三维MHD模拟球形SNR冲击扩展通过磁化ISM与环境磁场强度的梯度。该模型包括上游磁场放大的近似处理和由于加速的宇宙射线的反作用而引起的激波修正效应。从模拟中，我们综合了同步辐射，X射线和IC伽马射线发射与REMLIGHT，相对论电子的加速和注入的细节作出不同的假设。环境磁场强度的梯度在无线电、X射线和伽马射线波段中诱导不对称形态，如果梯度具有垂直于视线的分量，则不依赖于电子注入的模型。残余形态的不对称程度取决于电子注入和加速的细节，并且在射电、X射线和伽马射线波段中是不同的。非热X射线形态对梯度最敏感，显示出最高程度的不对称性。IC伽马射线发射对非均匀ISMF的敏感性较弱，SNR形态的不对称程度在该频带中最低。
2010-11-08 astro-ph.HE
Fermi LAT measurements of diffuse gamma-ray emission: results at the first-year milestone
一年多来，费米大面积望远镜一直在以前所未有的统计数据和角分辨率测量20 MeV到300 GeV以上的伽马射线天空。费米任务的关键科学目标之一是漫射伽马射线发射。银河系星际伽马射线辐射是高能宇宙射线与星际气体和辐射场相互作用产生的。我们回顾了迄今为止在这个问题上获得的最重要的结果：EGRET观测到的过量GeV弥散辐射的非确认，局部星际气体的γ射线发射率谱的测量，宇宙射线密度梯度和外星系X（CO）=N（H2）/W（CO）比的研究。我们还瞥见了大麦云星云中弥漫的伽马射线辐射。这些结果可以改进银河系弥漫伽马射线发射的大尺度模型和河外伽马射线背景的新测量。
2010-02-08 astro-ph.HE
Constraints on the Synchrotron Shock Model for the Fermi GBM Gamma-Ray Burst 090820A
识别伽马射线暴（GRB）中瞬发辐射的辐射耗散机制，需要详细的光谱建模，跨越$νF_ν$峰在100 keV - 1 MeV的范围。从历史上看，经验拟合，如流行的乐队功能已被采用相当成功地解释的意见。虽然带参数的外推可以提供一些物理洞察负责伽玛射线暴的发射机制，这些推论并没有提供一个独特的方式来区分模型。通过直接拟合物理模型，可以打破这种简并性，从而消除对经验函数的需要;我们在这里的分析提供了朝着这个方向迈出的第一步。同步加速器激波模型（SSM）是产生瞬发信号的最古老和最重要的理论思想之一。在这里，我们探讨了这个模型的适用性，一个明亮的{ \it费米} GBM爆发具有简单的时间结构，GRB { \it 090820}A。我们的调查实施，第一次，热和非热同步辐射率的RMFIT前向折叠光谱分析软件中经常使用的GBM爆发的研究。我们发现，这些同步辐射率，再加上黑体形状，提供至少一样好的匹配与数据的带伽玛射线暴光谱拟合函数。这一成功是在时间积分和时间分辨光谱拟合。
2011-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Fermi-LAT view of cosmic rays and interstellar gas in the Cygnus region: a not so special spot of the Local Arm
天鹅座地区的主机最显眼的恒星形成区域靠近太阳，嵌入在一个巨大的复杂的分子云在本地手臂。我们提出了一个分析的费米-LAT观测天鹅座打算探测宇宙射线和星际物质的内容。根据伽马射线数据，我们估计在距离1.4 kpc的复合体中，星际气体的总质量为（8 + 5 - 1）x 10^6太阳质量。来自原子气体的伽马射线发射支持来自无线电吸收/发射对的平均HI自旋温度，以估计其柱密度。在大质量天鹅座复合体中得出的X（CO）= N（H2）/W（CO）比值与其他LAT对本地和英仙座臂云的估计一致。暗气体的质量，逃脱HI和CO观测，但被尘埃和伽马射线追踪，占总量的10%。我们发现，在0.1 - 100 GeV能带中，每个星际H原子的平均γ射线发射率与本地臂其他部分的测量结果非常一致。尽管天鹅座存在潜在的加速器，而且与太阳系相比，天鹅座的星际密度要大得多，但沿着本星系臂，平均超过几百秒差距的射线密度和光谱是相当均匀的它们的宇宙射线数量在这样的尺度上是相似的。
2011-10-31 astro-ph.HE
Possible Evidence for Cosmic-Ray Acceleration in the Type Ia SNR RCW 86: Spatial Correlation between TeV Gamma rays and Interstellar Atomic Protons
我们提出了一个详细的形态学研究TeV的伽马射线，同步辐射，和星际气体在年轻的Ia型超新星遗迹（SNR）RCW 86。我们发现星际原子气体与γ射线具有良好的空间相关性，表明来自RCW 86的TeV γ射线可能主要来自强子。相反，星际分子云和TeV伽马射线之间的空间相关性是穷人在东南壳的SNR。我们认为，这种相关性差的原因是由于~ 10-100 $μ$ G的稠密分子云周围的湍流磁场增强，导致低能宇宙线（~ 1 TeV）不能穿透稠密分子云。我们还发现，西南壳，这是明亮的同步加速器X射线和无线电连续辐射，显示出显着的伽马射线过剩相比，星际质子柱密度，这表明轻子伽马射线通过逆康普顿散射可能有助于随着强子伽马射线。年轻的TeV伽马射线超新星$-$ RX J1713.7 $-$ 3946、Vela Jr、HESS J1731 $-$ 347和RCW 86 $-$的宇宙射线总能量大致相似，这表明宇宙射线可以在核心坍缩和Ia型超新星中被加速。宇宙射线的总能量由气体密度~ 10 $^{48}$ -10 $^{49}$ erg导出，给出了一个安全的下限，这主要是因为壳层内星际气体的填充因子很低。
2019-05-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Ray Transport and Gamma-Ray Signatures in the Interstellar Medium
University of Florida（佛罗里达大学）；University of Wisconsin（威斯康星大学）
本文综述了磁流体动力学湍流中宇宙线传播（尤其镜像扩散）的最新进展，并通过蒙特卡洛模拟初步探究年轻大质量恒星团中甚高能伽马射线发射的起源。
2025-10-14 astro-ph.HE
The cosmic-ray puzzle and the census of the interstellar medium: the Fermi LAT view of Cassiopeia, Cepheus and the Perseus arm
宇宙射线与星际气体相互作用产生的弥散伽马射线辐射，可以追踪到整个银河系中这两者的密度。我们讨论了费米LAT观测的仙后座和仙王座区域的分析结果，对英仙座旋臂。我们发现，当地的气体的γ射线发射率是一致的预期的基础上测量的宇宙射线谱在地球上。从古尔德带到英仙座臂，辐射率逐渐降低，但测量的梯度比基于宇宙射线源分布的传播模型预测的更平坦，该模型在银河系内部达到峰值。Xco=N（H2）/W（CO）转换因子从古尔德带到英仙座臂适度增加约2倍。古尔德带中HI和CO测量未正确追踪到的额外气体的存在由伽马射线和冷星际尘埃热发射之间的相关性提出。
2010-01-28 astro-ph.HE
Quantifying the Interstellar Medium and Cosmic Rays in the MBM 53, 54, and 55 Molecular Clouds and the Pegasus Loop using Fermi-LAT Gamma-ray Observations
利用费米大面积望远镜（LAT）观测资料，对飞马座（Pegasus）附近的分子云MBM 53、54和55以及远红外环状结构区的星际介质（ISM）和宇宙射线（CR）进行了研究。通过比较Planck尘埃热辐射模型和Fermi-LAT γ射线数据，发现尘埃辐射率（R）和尘埃不透明度（τ 353）都不与总气柱密度N（Htot）成正比，这主要是因为N（Htot）/R和N（Htot）/τ 353依赖于尘埃温度（Td）。通过假设高Td的区域由光学薄原子氢（HI）主导并且通过采用N（Htot）/R与Td的经验线性关系，使用伽马射线数据来评估N（Htot）分布。它被确定为21厘米或2.6毫米的调查没有跟踪的气体的质量是约25%的质量HI在光学薄的情况下，是大于一氧化碳跟踪的分子气体的质量的一个因素高达5。测得的伽马射线发射率谱与基于在地球上测得的CR谱和核增强因子<=1.5的模型一致。然而，它是低于本地HI发射率报告的费米-LAT研究采用不同的分析方法和假设的ISM属性由15%-20%的能量低于几个GeV，即使我们考虑到统计和系统的不确定性。本文还讨论了这种差异的根源。
2016-10-27 astro-ph.HE
Constraining the coherence scale of the interstellar magnetic field using TeV gamma-ray observations of supernova remnants
银河系的宇宙射线（CR）被认为是在超新星遗迹（SNR）的冲击加速。在强子的情况下，TeV的伽马射线发射从SNRs起源于衰变的π介子，产生于星际气体和CR的碰撞。使用CR-磁流体动力学模拟，我们表明，磁密度依赖的冲击加速是能够重现所观察到的TeV伽马射线形态的SNR，如船帆座小。和SN 1006单独通过改变磁性形态。这意味着伽马射线亮区是由准平行激波（即，当冲击波以与上游磁场成窄角度传播时），已知这能有效地加速CR质子，并且伽马射线暗区指向准垂直冲击波配置。模拟的伽马射线形态与观测结果的比较，使我们能够限制船帆座周围的磁相干尺度$λ_B$。以及SN 1006分别对应于$λ_B \simeq 13_{-4.3}^{+13}$ pc和$λ_B >200_{-10}^{+80}$ pc，其中SN 1006的环境磁场与大部分均匀一致。我们发现一致的纯强子和混合强子轻子模型，既再现多频谱从无线电TeV的伽马射线和匹配所观察到的伽马射线形态。最后，为了捕捉信噪比激波在云团星际介质中的传播，我们用数值模拟和解析方法研究了激波与稠密云团的相互作用。我们构建了一个解析的伽玛射线模型的核心崩溃SNR通过结构化星际介质传播，并表明伽玛射线光度只有30%的偏差为现实的参数。
2020-06-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Interstellar gas towards the TeV gamma-ray sources HESS J1640-465 and HESS J1641-463
我们使用Mopra南银河平面CO调查和Mopra 7 mm波长研究的结果，对TeV $γ$射线源HESS J1640 $-$ 465和HESS J1641 $-$ 463的星际介质进行了详细分析。$γ$射线源分别与两个超新星遗迹G338.3 $-$ 0.0和G338.5+0.1在位置上重合。一个明亮的HII区域复合体连接着两个SNR和TeV天体。CO（1-0）跃迁线的观测揭示了大量的扩散气体，它们的位置与$γ$射线源在视线上的多个速度一致，而CS、SiO、HC $_{3}$ N和CH $_{3}$ OH跃迁线的7 mm观测揭示了致密的冲击气体区域。来自南银道面巡天的档案HI数据被用来解释弥漫的原子气体。从数据中计算了气体对TeV源的物理参数。我们发现，对于强子起源的$γ$射线发射，宇宙射线的增强率分别是$\sim 10^{3}$和$10^{2}$乘以本地太阳值HESS J1640 $-$ 465和HESS J1641 $-$ 463。
2016-10-18 astro-ph.HE
Resolved and unresolved Galactic gamma-ray sources
本研究利用HAWC和LHAASO望远镜的源星表坐标分布，估算银河系伽马射线源总光度及未分辨源对弥散流量的贡献，发现星际辐射是天球大部分区域弥散流量的主导成分。
2024-12-12 astro-ph.HE
The interstellar cosmic-ray electron spectrum from synchrotron radiation and direct measurements
背景：银河宇宙射线电子、磁场和同步辐射之间的关系。目的：我们利用同步辐射来限制低能星际电子谱，使用各种无线电调查和连接从费米-LAT和其他实验的电子数据。方法：采用GALPROP宇宙线传播、γ射线和同步辐射程序。包括次级电子和正电子。宇宙射线和伽马射线数据的基础上的传播模型进行了测试对同步辐射数据从22 MHz到94 GHz。结果：同步加速器数据证实了宇宙射线电子注入谱需要一个低能量的突破。低于几个GeV的星际光谱必须低于标准模型的预测，这表明太阳调制比通常假设的要少。再加速模型更难与同步加速器约束相协调。我们表明，次级轻子是重要的同步辐射的解释。我们还考虑了宇宙线传播起源的低能量突破。结论：利用宇宙射线和同步加速器上的互补信息，对电子给出了独特而重要的约束，并对伽马射线产生了影响。鉴于普朗克和费米的任务正在进行，这种联系现在尤其重要。
2011-08-24 astro-ph.HE
Turbulence induced additional deceleration in relativistic shock wave propagation: implications for gamma-ray burst
伽马射线暴的晚期余辉被认为是由于伽马射线暴喷出物在星际介质中传播时驱动的前向冲击波逐渐减速所致。研究了星际湍流对激波传播的动力学影响。结果表明，激波减速比以前假设的更快，没有湍流。作为观测结果，在前向激波的光变曲线中将出现较早的喷流中断。从喷流破裂推断的伽马射线暴的喷流修正能量释放的散射，可能部分是由于湍流/冲击波相互作用的物理不确定性。这种不确定性也存在于著名的伽马射线暴瞬发内激波模型中的两壳层碰撞中。已知伽马射线暴光度关系的大散射体可能是固有的，因此伽马射线暴不是一个好的标准烛光。我们还讨论了其他影响。
2012-06-25 astro-ph.HE
Observations of High-Energy Gamma-Ray Emission Toward the Galactic Centre with the Fermi Large Area Telescope
银河系的内部区域是伽马射线天空中最有趣和最复杂的区域之一。强烈的星际辐射和已分辨的点源，以及其他来源的潜在贡献，如未分辨的源群和暗物质，使数据的解释变得复杂。本文介绍了费米LAT小组对银河系中心15x15度区域的分析。给出了点源探测和星际辐射处理的方法。一般来说，这一区域的大部分伽马射线辐射可归因于这两种贡献的结合。然而，低强度残余发射仍然存在，并讨论了其特征。
2015-07-16 astro-ph.HE
Cosmic Gamma-Ray Spectroscopy
用于天文光谱学的伽马射线仪器包括空间中的多重相互作用探测器，以及地面上探测器事件的复杂后处理。MeV范围内的光谱特征来自原子核的跃迁（而不是电子壳层）。核跃迁是由放射性衰变或高能核碰撞（如宇宙射线）激发的。伽马射线线是从恒星和超新星内部核燃烧产生的放射性同位素中检测到的，也是从太阳耀斑中能量粒子的相互作用中检测到的。56Ni直接反射超新星的光源。相应的44Ti γ射线线源的缺乏反映了动力学条件的多样性。26 Al和60 Fe在数百万年的时间里从恒星核合成中分散在星际空间中。伽玛射线望远镜可以详细测量衰变产生的伽玛射线，天体物理学的解释从恒星内部到星际介质中的动力学过程。在太阳耀斑事件中发现了核去激发伽马射线线，并传达了有关这些事件中能量粒子产生及其在太阳大气中相互作用的信息。正电子的湮灭导致另一种类型的宇宙伽马射线源。511 keV的特征湮灭伽马射线很久以前就在太阳耀斑中被测量到，现在在我们银河系的星际介质中也被测量到。但现在出现了一个谜题，因为中央隆起区域令人惊讶地占主导地位。这需要新的正电子源或我们还不知道的传输过程。在本文中，我们讨论仪器和数据处理宇宙伽马射线光谱，天体物理问题和见解，从这些测量。
2013-07-16 astro-ph.HE
Anisotropic Cosmic Ray Diffusion and its Implications for Gamma-Ray Astronomy
TeV-PeV宇宙线（CR）在其源周围扩散的分析通常假设由于规则的银河磁场而引起的各向同性扩散或各向异性扩散。我们发现，没有一个是足够的距离小于最大尺度Lmax ~ 100 pc的波动在湍流星际磁场。其结果是，我们预测各向异性的伽马射线辐射CR质子和电子源周围，即使是均匀密度的目标气体。扩展排放区域的中心可能与其来源有不可忽略的偏移，导致错误识别的风险。来自CR灯丝的伽马射线比来自周围区域的伽马射线具有更陡的能谱。指出伽玛射线望远镜可以作为探测和推断星际磁场参数的新途径。
2013-07-26 astro-ph.HE
Interstellar gas towards CTB 37A and the TeV gamma-ray source HESS J1714-385
使用Mopra和Nanten 2射电望远镜对超新星遗迹CTB 37 A（G348.5+0.1）和G348.5-0.0进行了致密分子气体的观测。我们目前的CO（2-1）和CS（1-0）的发射地图，包括CTB 37 A TeV的伽马射线发射，HESS J1714-385，揭示了相关的分子云内的致密气体区域。一些气体显示出与伽马射线发射的良好重叠，与强子伽马射线发射方案一致。HESS J1714-385 TeV伽马射线辐射区的气体质量估计为10^3-10^4太阳质量。在伽马射线发射的纯强子起源的情况下，宇宙射线通量的增强是当地太阳值的80-1100倍。这个增强因子和其他考虑因素允许对CTB 37 A的年龄进行讨论，这与~10^4年一致。
2013-07-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fermi LAT Discovery of Extended Gamma-Ray Emissions in the Vicinity of the HB3 Supernova Remnant
我们报告了费米伽马射线空间望远镜上的大面积望远镜（LAT）在超新星遗迹（SNR）HB3（G132.7 + 1.3）和邻近遗迹东南部的W3 HII复合体区域测量到的扩展伽马射线发射的发现。W3在空间上与明亮的12CO（J = 1 - 0）发射相关联。伽马射线发射在空间上与该气体和SNR相关。我们讨论的可能性，伽玛射线起源于粒子之间的相互作用加速的SNR和星际气体或辐射场。加速强子与星际气体的核子-核子相互作用中产生的中性π介子衰变为γ射线辐射提供了合理的解释。来自W3的发射与在HB3中加速的宇宙射线对CO云的照射一致。
2016-01-07 astro-ph.HE
New insights from cosmic gamma rays
在研究核反应及其对整个宇宙的物体和现象的影响时，测量来自宇宙源的兆电子伏能量的伽马射线是核天体物理学的关键工具之一。伽马射线最直接地追踪核过程，因为它们起源于放射性衰变或高能碰撞后的核跃迁。此外，来自正电子湮灭的独特伽马射线特征落入这个天文学窗口，并在这里讨论：宇宙正电子通常是由β衰变产生的，因此也是核物理起源。产生放射性同位素的核反应发生在恒星内部和恒星爆炸，因此构成了这类研究的主要对象。近年来，热核超新星和核心坍缩超新星的放射性都被测量，并通过测量其主要能源补充了传统的超新星观测。现在正在分析大质量恒星在伽马射线中进行核合成的弥漫放射性余辉，以了解大质量恒星如何将其能量反馈并喷射到星际气体中。大型的星际空洞和超级气泡被认为是新的恒星喷出物注入的主要结构，从26 Al伽马射线光谱。最后，正电子湮灭伽马射线的令人困惑的膨胀主导强度分布被更详细地测量，但仍然没有被理解;最近的微类星体耀斑提供了证据，表明这样的物体可能是星际空间中正电子的主要来源，而不是分布式核合成。我们还简要讨论了天文学的现状和前景与望远镜的核辐射能量窗口。
2016-02-29 astro-ph.HE
The Fermi-LAT model of interstellar emission for standard point source analysis
我们描述了星际伽马射线发射模型的发展，该模型是LAT团队采用的标准，并且是公开的。该模型是基于星际气体柱密度和逆康普顿发射的模板的线性组合。与每个模板相关联的伽马射线发射的光谱能量分布确定从拟合到4年的费米-LAT数据在14个独立的能量箱从50 MeV到50 GeV。我们拟合这些分布与一个现实的模型的排放过程外推到更高的能量。我们还包括大尺度结构，如环路I和费米泡，然后进行迭代，将过滤后的LAT计数残差图重新注入模型。我们证实，宇宙射线质子密度随距离银河系中心的距离，并找到一个连续软化的质子谱与此距离。我们观察到费米泡的底部形状类似于悬链线。
2015-02-20 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
Improved Modeling of the Discrete Component of the Galactic Interstellar Gamma-ray Emission and Implications for the Fermi-LAT Galactic Center Excess
本文通过改进H2代理模型来更准确地建模银道面伽马射线离散辐射，发现其显著贡献于Fermi-LAT数据并与已知源关联，为区分银心超出信号的点状或平滑起源提供了新方法。
2022-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Fermi observations of Cassiopeia and Cepheus: gamma-ray diffuse emission in the outer Galaxy
我们利用费米大天区望远镜（LAT）的测量研究了银河系第二象限（100度< l < 145度和-15度< b < 30度）区域的星际伽马射线发射。这一区域包括仙后座、仙王座和北极星耀斑的黄金带云，以及几个旋臂中距离较远的大型原子和分子复合物。本地臂、英仙座臂和外臂之间的运动学速度分离良好，并且每个臂中都存在大质量的复合物，使得这个区域非常适合探测太阳圈以外的星际介质的伽马射线发射。LAT前所未有的灵敏度和角分辨率提供了更好的约束宇宙射线密度的梯度和增加的CO到H2的转换因子，Xco，在外星系。
2009-07-02 astro-ph.HE
Radio, X-ray and gamma-ray surface brightness profiles as powerful diagnostic tools for non-thermal SNR shells
超新星遗迹表面非热亮度分布包含了有关磁场性质和带电粒子加速的重要信息。在本文中，同步辐射，X射线，和逆康普顿（IC）伽马射线映射的绝热信噪比均匀星际介质和星际磁场的建模和它们的形态进行了分析，特别强调的比较，在无线电，X射线和伽马射线的亮度的方位角和径向变化。本文导出了同步辐射和X射线的方位和径向分布以及IC γ射线亮度的近似解析公式。它们揭示了影响表面亮度分布的主要因素，由于轻子发射过程在壳层的SNRs和可以占一些非线性效应的加速，如果必要的。这些近似值为观测者和理论家提供了一套简单的诊断工具，用于快速分析信噪比的非热图。
2010-12-21 astro-ph.HE
Exploring the supernova remnant contribution to the first LHAASO source catalog via passively illuminated interstellar clouds
本研究通过物理驱动的粒子逃逸模型，探讨了超新星遗迹（SNRs）逃逸粒子与星际云相互作用产生超高能伽马射线的情景，发现被动照明的云可能对首个LHAASO目录中未识别源的伽马射线通量有贡献。
2024-10-17 astro-ph.HE
Cosmic-ray-induced ionization in molecular clouds adjacent to supernova remnants - Tracing the hadronic origin of GeV gamma radiation
高能伽马射线（GeV到TeV光子能量）已经被探测到朝向与分子云相关的几个超新星遗迹（SNR）。如果伽马射线主要是由强子过程而不是像韧致辐射这样的轻子过程产生的，那么产生伽马射线所需的高能宇宙射线（CR）核（>1 GeV）的通量可以在SNR冲击中粒子被加速的地方推断出来。理解伴随高能分量的较低能量（<1 GeV）的CR的加速是非常有趣的。这些较低能量的粒子在电离星际气体时最有效，在星际离子化学中留下可观察到的印记。高能γ辐射与增强的星际电离的相关性可以支持γ射线的强子起源，并限制SNR中电离CR的加速。我们提出了一种方法来测试强子起源的GeV伽马射线从SNR与分子云。我们使用观测的伽马射线数据为每个这些SNR已知的，建模的观测，以获得基本的质子谱假设的伽马射线产生的π衰变。假设加速机制不仅产生高能质子，而且产生低能质子，然后使用源处的质子谱来计算分子云的电离率。电离的氢分子触发化学网络形成分子离子。这些离子的弛豫导致特征线发射，这可以预测。我们发现，至少有两个对象的电离率是超过一个数量级以上的银河系平均分子云，暗示在增强的分子离子的形成率。在光谱的红外和亚毫米波部分，将有有趣的机会来测量关键的分子离子。
2012-05-15 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
Production of secondary particles and nuclei in cosmic rays collisions with the interstellar gas using the FLUKA code
观测到的宇宙射线（CR）与天文环境相互作用产生的次级粒子通量，对于理解CR输运的物理过程起着至关重要的作用。本文对几种稳定或长寿命的宇宙射线射弹之间的非弹性相互作用产生的次级强子、轻子、γ射线和中微子产额进行了全面的计算（p，D，T，3 He，4 He，6Li，7 Li，9 Be，10 Be，10 B，11B，12 C，13 C，14 C，14 N，15 N，16 O，17 O，18 O，20 Ne，24 Mg和28 Si）和不同的靶气体核（p，4He，12C，14N，16O，20Ne，24Mg，28Si和40Ar）。使用FLUKA计算产率，FLUKA是一种模拟软件包，旨在计算次级产物的能量分布，在很宽的能量范围内具有很高的精度。目前的结果提供了，第一次，一个完整的和自洽的一套所有相关的包容性截面关于整个频谱的次级产品在核碰撞。我们覆盖，为弹丸，动能范围从$0.1 GeV/n$到$100 TeV/n$在实验室框架。为了表明我们的研究结果的重要性，多信使研究的物理CR传播，我们评估银河系的次级核，轻子和伽马射线的传播光谱的相互作用的CR与insterstellar气体，利用数字代码DRAGON和GammaSky。我们表明，采用我们的截面数据库，我们能够提供一个很好的适合一个完整的样本的CR观测，包括：轻子和强子光谱测量在地球上，本地星际旅行者测量的光谱，和伽马射线发射率费米-LAT合…
2017-03-03 astro-ph.HE
Diffusion of Cosmic Rays in a Multiphase Interstellar Medium Swept-Up by a Supernova Remnant Blast Wave
超新星遗迹（SNRs）是最具能量的天体物理事件之一，被认为是银河系宇宙射线（CR）的主要来源。费米卫星最近的一份观测报告显示，信噪比的伽马射线谱中存在π介子衰变的特征。这提供了强有力的证据表明，高能质子在SNR中被加速。π介子衰变的实际γ射线辐射应取决于CR在星际介质中的扩散。为了定量分析从加速站点的高能量CR的扩散，我们已经进行了CR质子的测试粒子数值模拟使用三维磁流体动力学（MHD）模拟的星际介质被冲击波扫起。我们分析了在我们模拟的信噪比中几个pc量级的CRs的扩散，发现CRs的扩散精确地由Bohm扩散描述，这是有效加速所需的，至少对于实际的星际介质，能量超过30 TeV的粒子。虽然我们在模拟中发现了超扩散过程（传播距离与t^0.75成正比）的可能性，但在SNR中湍流的长度尺度上，它对CR扩散的影响是有限的。
2015-06-16 astro-ph.HE
Weighing the Local Interstellar Medium using Gamma Rays and Dust
针对冷气体测量归一化不确定性大的问题，提出利用Fermi-LAT伽马射线数据测量总气体密度的新方法，精度与既往工作相当且系统误差独立，结果可覆盖顶尖实验的结果范围。
2023-01-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Rays in the Inner Galaxy and the Diffusion Properties of the Interstellar Medium
最近测量的宇宙伽马射线强度高达TeV的能量已被用来估计的光谱形状的母宇宙射线粒子存在于星际介质。这种情况下，在内部星系的粒子谱是平坦的比本地和外部星系。在各种可能的解释中，我们认为粒子的传播在更动荡的内星系星际介质中是不同的。内星系异常扩散的特征参数α可能小于局部值，相应的宇宙线粒子γ的幂律谱指数也可能不同于局部值。参数有利于一个值的α低于当地的约三角洲α = 0.2，其结果是三角洲γ = 0.1的母粒子。
2012-12-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Calibrating Column Density Tracers with Gamma-ray Observations of the $ρ$ Ophiuchi Molecular Cloud
来自星际云的弥散伽马射线发射主要来自宇宙射线（CR）质子与周围气体的碰撞，而不管云的气体状态、温度或尘埃性质如何。星际介质对CR和伽马射线都是透明的，因此GeV辐射是总气柱密度的唯一探测器。已知柱密度的云的伽马射线发射率则是撞击CR人口的量度，并可用于绘制银河系中的千分之一秒尺度CR分布。为此，我们测试了一些常用的列密度示踪剂，以评估其有效性，在模拟的GeV发射相对静止，附近的$ρ$蛇夫座分子云。我们证实，\hi \和一个适当的H $_2$示踪剂需要复制的总气体柱密度探测的扩散γ射线emisison。我们发现，在353 GHz的光学深度$τ_{353}$从普朗克再现伽马射线数据最好的整体上基于整个区域的测试统计的兴趣，但近红外恒星消光也表现得很好，在云的密集部分的空间残差较小。
2016-11-07 astro-ph.HE
Influence of Gamma-Ray Emission on the Isotopic Composition of Clouds in the Interstellar Medium
我们调查的同位素组成的变化的宇宙学遥远的星际气体云的物质只受到轻微的恒星形成过程的一种机制。根据标准的宇宙学模型，这种云中气体的同位素组成形成于大爆炸核合成的时代，并且只由宇宙中的重子密度决定。现有云成分观测的分散性超过了单个测量的误差。这可能表明，在大爆炸核合成完成后，宇宙中物质组成的变化存在机制。计算了活动星系核（AGN）γ射线辐射引发的光核反应对轻同位素（D，3 He，4 He）的破坏率和产生率的影响。我们调查的破坏和生产的轻元素取决于γ射线发射的光谱特性。我们表明，与以前的工作相比，考虑到光谱硬度的影响的光核反应速率可以增加的特征半径的影响从活动星系核的γ射线发射的一个因素2-8。近年来观测到的活动星系核的高伽玛射线亮度使以前对活动星系核特征半径的估计提高了两个数量级。这可能表明活动星系核的辐射对邻近星系（宿主星系）介质成分变化的影响被低估了。
2012-06-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the circumburst medium of gamma-ray bursts with X-ray afterglows
长伽马射线暴（GRB）被认为起源于大质量恒星的核塌缩。一般认为，余辉性质是由周围星际介质中物质的密度决定的。因此，环暴流密度可以用来区分星际风$n(R) \propto R^{\rm -k}$和恒定密度介质（ISM）$n(R) = const$。以往对不同余辉样品的研究表明，伽玛暴的环暴介质既不是简单地由星际风支持，也不是完全由ISM支持。在本工作中，我们的新样品由39个在早期X射线余辉中具有平滑起始的类凸点特征的伽玛暴组成，其中20个伽玛暴具有红移测量。通过对X射线光变曲线的凸点进行光滑破幂函数拟合，得到了特征宽度（$ω$）的半高宽（FWHM），以及凸点的上升和衰减时间尺度（$T_{\rm r}$和$T_{\rm d}$）。X射线碰撞时间尺度之间的相关性与以前在光学余辉中发现的相似。基于薄壳情况下的火球前向激波模型，得到了电子谱指数$p$的分布，并进一步约束了介质密度分布指数$k$。发现新推断的$k$浓度为1.0，范围为0.2至1.8。这一发现与先前的研究一致。我们对X射线余辉的详细研究的结论表明，所选伽玛暴的周围介质是不均匀的，即，既不是ISM，也不是典型的星际风。
2021-11-27 astro-ph.HE
Fermi Large Area Telescope Observations of the Cygnus Loop Supernova Remnant
我们提出了一个分析的伽马射线测量的大面积望远镜（LAT）的\textit{Fermi Gamma-ray Space Telescope}上的超新星遗迹（SNR）天鹅座环（G74.0 $-$ 8.5）的区域。我们检测到显着的γ射线发射与SNR在能量带0.2- 100 GeV。γ射线谱显示在2- 3 GeV范围内有一个突变。γ射线光度在1- 100 GeV之间为$\sim$ $1 \times 10^{33}$ erg s $^{-1}$，远低于其它GeV的SNR。形态最好用环形表示，内/外半径为0 $^\circ$ .7 $\pm$ 0 $^\circ$ .1和1 $^\circ$ .6 $\pm$ 0 $^\circ$ .1。考虑到X射线边缘、\halpha细丝和伽马射线发射之间的关联，我们认为伽马射线起源于SNR中加速的粒子与邻近激波区域的星际气体或辐射场之间的相互作用。加速强子与星际气体之间的核子-核子相互作用产生的中性π介子衰变为γ射线谱提供了合理的解释。
2011-08-10 astro-ph.HE
Spatial and Spectral Modeling of the Gamma-ray Distribution in the Large Magellanic Cloud
我们进行空间和光谱分析的大麦云云（LMC）的伽马射线发射收集了66个月的费米伽马射线太空望远镜。在我们的空间分析中，我们使用观测到的LMC星际介质，恒星形成历史，星际辐射场和同步辐射的地图模型的LMC宇宙射线分布和伽马射线的生产。我们使用数据的自举来量化空间模型性能的鲁棒性。我们模型的LMC伽马射线光谱使用拟合函数来自物理学的$π^0$衰变，韧致辐射，逆康普顿散射。我们发现从200 MeV到20 GeV的LMC的积分γ射线通量为$1.38 \pm 0.02 \times 10^{-7}$ ph cm $^{-2}$ s $^{-1}$，其中约10%归因于逆康普顿散射，40%归因于韧致辐射。从我们的工作中，我们得出LMC宇宙线质子布居的光谱指数为2.4 $\pm$ 0.2，并且我们发现通过γ射线产生的宇宙线能量损失集中在几百个加速点内。假设宇宙线能量与磁场均分，我们估计大麦哲伦星系宇宙线遇到的平均磁场强度约为3 $μ$ G。
2015-07-17 astro-ph.HE
Deep Learning Models of the Discrete Component of the Galactic Interstellar Gamma-Ray Emission
University of California, Irvine（加州大学欧文分校）；Clemson University（克莱姆森大学）
H2星际气体中的小尺度（或离散）结构中的一个重要的点状成分可能存在于费米-LAT数据中，但模拟这种发射依赖于仅在天空有限区域中可用的稀有气体示踪剂的观测。识别这种贡献对于区分伽马射线点源和星际气体，以及更好地表征扩展伽马射线源非常重要。我们设计和训练卷积神经网络来预测这种排放，这些罕见的示踪剂的观测不存在，并讨论了这一组成部分的费米-LAT数据的分析的影响。特别是，我们评估的前景，利用这种方法在表征的费米-LAT银河系中心过剩通过精确建模的点状结构的数据，以帮助区分点或光滑的性质过剩。我们表明，深度学习可以有效地用于在数据丰富的区域中对这些稀有H2代理在统计显著性范围内追踪的伽马射线发射进行建模，支持在尚未观测到的区域中使用这些方法的前景。
2022-06-06 astro-ph.GA astro-ph.HE cs.LG
Cosmic-ray and Interstellar Gas Properties in the Solar Neighborhood Revealed by Diffuse Gamma Rays
利用费米LAT的γ射线数据分解五个邻近分子云区域的星际气体，评估宇宙射线强度，发现其与地球直接测量模型吻合，并揭示CO暗氢与亮氢比率随质量变化。
2025-06-19 astro-ph.HE
The Three-Dimensional Spatial Distribution of Interstellar Gas in the Milky Way: Implications for Cosmic Rays and High-Energy Gamma-Ray Emissions
宇宙射线（CR）种类的直接测量结合其相关的伽马射线发射的观测可以用来约束CR传播模型，跟踪银河系的结构，并寻找新物理的签名。星际气体的空间密度分布是所有这些研究的关键要素。到目前为止，模型采用了二维圆柱对称的几何形状，但其精度远远落后于现有的数据。本文根据天然气管线测量数据拟合的经验模型，建立了中性氢和分子氢的三维空间密度模型。发达的密度模型纳入螺旋臂和帐户的翘曲的磁盘，并增加气体规模的高度与径向距离银河系中心。他们一起使用的GALPROP CR传播代码，探讨如何新的三维气体模型影响计算CR传播和高能伽马射线强度图。计算揭示了与新气体模型直接相关的重要特征。采用三维气体模型的传播模型参数的最佳拟合值，它们显着不同的值与已被广泛使用的二维气体密度模型。3D CR和气体密度模型的结合为解释银河系的非热辐射提供了更现实的基础。
2018-02-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
A tale of cosmic rays narrated in gamma rays by Fermi
由于宇宙射线是被磁场扰乱的带电粒子，因此将直接测量与其他观测相结合对于理解它们的起源和传播至关重要。当高能粒子穿过物质和电磁场时，它们会以中性相互作用产物的形式留下痕迹。其中，伽马射线追踪与星际气体非弹性碰撞的原子核的相互作用，以及经历韧致辐射和逆康普顿散射的轻子的相互作用。因此，费米大面积望远镜（LAT）收集的数据告诉我们宇宙射线从源头穿过其家乡星系的旅程。超新星遗迹作为一个值得注意的伽马射线源群体出现，而与星际物质相互作用的更古老的遗迹最终显示出加速核存在的强有力证据。然而，冲击加速器所能达到的最大能量却没有受到很好的限制。天鹅座X，一个由LAT建立的大质量恒星形成区域，作为宇宙射线源，提供了一个测试案例来研究风驱动的湍流对早期传播的影响。银河系中宇宙射线的大规模传播所产生的星际辐射以前所未有的细节被揭示出来，挑战了一些用于建模的简单假设。此外，星系的宇宙射线感生伽马射线光度与它们的大质量恒星形成率呈准线性关系，这表明对于大多数系统来说，宇宙射线中的相当大一部分能量逃逸到星系际介质中。核生产模型以及目标气体和辐射场的分布尚未得到足够精确的确定，但它们是充分利用伽马射线数据潜力的关键。然而，费米收集的数据和补充观测使我们更接近解决宇宙射线之谜。（节略）
2013-11-12 astro-ph.HE
