Gamma Rays, Electrons, Hard X-Rays, and the Central Parsec of the Milky Way
银河系中心复杂的相互作用过程是过去、现在和（可能）未来众多谜团的核心。我们的目标是更全面地了解如何扩展到>10 TeV的光谱结果。我们首先建立一个简化的模型来解释强中心秒差距光子场的特殊能量和角度依赖性。这允许计算各向异性逆康普顿散射和映射由于伽马伽马-> e^+ e^-衰减的伽马射线消光。耦合这些与不断发展的电子光谱的方法，我们研究了几个明确的和目前的过剩，包括扩散的硬X射线所看到的NuSTAR和GeV伽马射线费米。我们解决进一步的应用，宇宙射线，暗物质，中微子和伽马射线从中心和超越。
2016-11-27 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Absorption of high-energy gamma rays in Cygnus X-3
微类星体天鹅座X-3是由伽马射线太空望远镜AGILE和费米探测到的。伽马射线发射是短暂的，随轨道周期调制，似乎与主要的射电耀斑有关，即与相对论性喷流有关。GeV的伽马射线通量可以通过周围X射线的内部吸收而大大衰减。在这项研究中，我们定量地研究了天鹅座X-3的对生产的影响，并限制了伽马射线源的位置。天鹅座X-3在X射线中表现出复杂的时间和光谱模式。在伽马射线耀斑期间，X射线辐射可以近似为明亮的盘状黑体成分和在硬X射线中延伸的非热尾，可能与盘上方的日冕有关。本文用数值方法计算了标准吸积盘上方伽马射线的精确光学厚度。电晕的发射和吸收也进行了研究。GeV的伽马射线被吸积盘内部发射的软X射线显著吸收。吸收模式复杂且各向异性。伴星风中汤姆逊散射导致的X射线各向同性倾向于增加伽马射线的不透明度。来自日冕的伽马射线被来自圆盘的光子强烈吸收，无法解释观测到的高能发射，除非日冕被不切实际地延伸。在GeV辐射中缺乏吸收特征表明，高能伽马射线应该位于距离致密物体至少10^8-10^10 cm的位置。伽马射线的发射不太可能来自日冕。
2011-03-20 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
Using Gamma Ray Monitoring to Avoid Missing the Next Milky Way Type Ia Supernova
银河Ia型超新星（SNIa）可能是未知的，甚至最初没有被注意到，在无线电，X射线和中微子中是暗淡的，并且在银河平面中遭受大的光学/红外消光。但是SNIa从$^{56}{\rm Ni}\to ^{56}{\rm Co}\to ^{56}{\rm Fe}$放射性衰变中发射出核伽马射线线。这些谱线落在费米/GBM能量范围内，并且$^{56}{\rm Ni}$ 158 keV谱线可由Swift/BAT检测到。这两种仪器经常监测银河平面，这是透明的伽马射线。因此，GBM和BAT是理想的银河系SNIa早期预警系统。我们模拟SNIa MeV的光变曲线和光谱，表明GBM和BAT可以确认银河系SNIa爆炸，然后在X射线和UVOIR波段进行Swift定位和观测。检测时间敏感地取决于$^{56}{\rm Ni}$的分布，如果如SN 2014 J伽马数据所示，表面中存在10%的$^{56}{\rm Ni}$，则检测时间可早至几天。
2019-04-08 astro-ph.HE
Cosmic Rays in the Milky Way and Beyond
宇宙射线是深空探测器。它们使我们能够研究粒子加速、星际介质的化学成分以及银河系的整体性质。然而，直到最近，对CR的研究类似于使用模糊镜头的天文观测，只捕捉视场中所有恒星的整体亮度。得益于最近的技术发展，我们的“镜头”现在能够捕捉清晰的图像并对所有CR物种进行精确测量。我们拥有全系列独特的仪器，可用于直接测量太空中的CR以及对其发射进行多波长观测，更多任务即将到来。揭开面纱的画面令人惊叹。本文简要概述了银河系和其他恒星形成星系中CRs天体物理学的令人兴奋的发展。
2013-08-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Milky Way globular clusters in gamma-rays: analyzing the dynamical formation of millisecond pulsars
球状星团（GC）是一个演化的恒星系统，包含了大量的毫秒双星（MSP），它们是有效的伽马射线发射体。这种发射的观测可以被用来作为一个强大的工具，探索动力学过程，导致在GC的二元系统的形成。在这项工作中，9年的费米大面积望远镜的数据被用来调查从银河系中的所有GC的伽马射线发射。发现23个γ射线亮星团，其中2个以前从未报道过。有人还发现，磁制动可能有一个较小的影响，在富含金属的GC中的二元系统的形成率比以前建议的，而一个大的值的两体相遇率似乎是一个必要条件。第一次结合伽马射线数据探索了每一个形成的双星的相遇率的影响，证明如果这个数量非常高，双星系统将在有时间演化成MSP之前被摧毁，从而减少GC中MSP的总数。即使对于光学范围约为0.5度的星团，也没有发现扩展发射;它们都是空间上与GC的光学核心一致的点状源，支持了先前的X射线结果，即较重的物体通过动力学摩擦沉入星团的核心。外推这些结果超紧凑的矮星系的可能性进行了讨论，因为这些系统被认为是GC和矮星系之间的中间情况。
2019-03-27 astro-ph.HE
The ubiquitous mechanism accelerating cosmic rays at all the energies
对银河系和星系团中加速宇宙射线的机制进行了鉴别和描述。宇宙射线的加速是一个纯粹的静电过程，它在星系团中的最大能量为$10^{23}$ eV。银河系的宇宙射线在遍布整个银河系的静电场中被加速，除了被星际和恒星等离子体屏蔽的有限区域，例如太阳系所占据的区域。证明了太阳系所在区域银河系宇宙辐射的能谱具有一个常数谱指数，其范围在2.64-2.68之间，银河系质子的最大能量为$3.0 \times 10^{19}$ eV。这些结果与实验数据的协议进行了详细讨论，并强调。维持银河系静电结构稳定的各种物理过程与产生银河系磁场的过程是相同的。因此，银河系磁场的强度，取向和方向进行了评估。计算结果与观测资料、光学资料和大部分射电天文资料进行了比较。观测到的磁场的强度、方位和方向与计算结果吻合得很好。
2021-09-09 astro-ph.HE
Spirited Away: Advective Loss of Cosmic Rays into the Milky Way's Circumgalactic Medium Explains the Large Magellanic Cloud's Low Gamma-ray Luminosity
Research School of Astronomy & Astrophysics, Australian National University（澳大利亚国立大学天文与天体物理研究学院）；Centre for the Subatomic Structure of Matter, Adelaide University（阿德莱德大学亚原子结构研究中心）
研究大麦哲伦星系伽马射线光度被高估问题，通过将宇宙射线传输代码应用于其与银河系星系际介质相互作用模拟，发现宇宙射线平流损失使伽马射线光度降低，模型在低能与观测光谱匹配，高能仍有高估，揭示传输或注入谱问题。
2026-07-24 astro-ph.HE
Fermi-LAT Observations of High- and Intermediate-Velocity Clouds: Tracing Cosmic Rays in the Halo of the Milky Way
人们普遍认为，至少达到PeV能量的宇宙射线（CR）起源于银河系。加速粒子被注入星际介质，在那里它们传播到银河系的最远处，包括周围的晕。到达太阳系的CR的组成可以直接测量，并已被用来推断CR传播的细节，并外推到整个银河系。相比之下，间接的方法，如观测CR与星际气体相互作用产生的伽马射线发射，已经被用来直接探测整个银河平面遥远位置的CR密度。在这篇文章中，我们使用73个月的数据从费米大面积望远镜在300 MeV和10 GeV之间的能量范围内搜索伽马射线发射的CR相互作用在几个高和中速云位于高达7千秒差距以上的银河系平面。我们实现了第一次检测的中速云在伽马射线和设置上限的排放从其余的目标，从而跟踪CR核的分布在晕的第一次。我们发现，每个H原子的γ射线发射率随距离的增加，从平面在97.5%的置信水平。这证实了相关能量的CR起源于银河系圆盘的概念。上中速拱的发射率暗示了CR密度在2 kpc内从平面下降了50%。我们比较我们的结果，CR传播模型的预测。
2015-05-16 astro-ph.HE
The lifetime of cosmic rays in the Milky Way
估算宇宙射线在银河系中停留时间的最可靠方法是研究不稳定核（如铍-10）的通量因衰变而受到的抑制，这些核具有适当的持续时间。宇宙线同位素谱仪合作组测量了能量范围E_0 \simeq 70-145 MeV/核子的铍-10和铍-9通量之间的比率，并利用这些数据估计了逃逸时间tau_{ esc} = 15.0 +- 1.6 Myr。这个被广泛引用的结果是在一个简单的漏箱模型的框架下得到的，在这个模型中，银河系中稳定粒子的逃逸时间和年龄的分布是相同的，并且具有指数形式。一般来说，逃逸时间和年龄分布不一致，它们不是唯一的（因为它们取决于注入点或观察点），并且不具有简单的指数形状。因此，有必要在一个比漏盒模型更一般、更现实的框架内讨论铍比的测量。在这项工作中，我们计算的逃逸时间和年龄分布的宇宙射线在银河系中的扩散模型的基础上，是更现实的比简单的漏盒，但仍然足够简单，有精确的解析解。使用模型的年龄分布来解释铍-10抑制的测量结果，人们得到的宇宙射线停留时间比漏盒估计的要长得多（2到4倍，取决于宇宙射线晕的扩展）。这个修正后的停留时间意味着产生银河宇宙射线所需的能量按比例减少。
2014-07-19 astro-ph.HE
Gamma-Gamma Absorption in Gamma-Ray Burst Environments
伽马射线暴（GRB）是宇宙中最猛烈的爆炸，主要表现为明亮的伽玛射线短暂闪光。长伽马射线暴最有可能与一颗超大质量恒星的暴死有关。因此，它们被认为起源于最近或正在形成的恒星区域，其中有各种明亮的年轻恒星，例如OB协会。伽马射线暴是由星载伽马射线望远镜在MeV-GeV能量下探测到的，但也可能发射更高能量的伽马射线（甚高能伽马射线：E > 100 GeV），如纳米比亚的高能立体系统（H.E.S.S）等地面切伦科夫望远镜设施所观测到的。VHE伽马射线可以被低能光子通过对产生吸收，而伽玛暴附近的恒星提供了密集的辐射环境，这可能导致这种吸收。我们已经调查了有代表性的伽玛暴环境，并提供了一个估计的不透明度，伽玛射线吸收VHE伽玛射线从伽玛暴。我们发现，对于可能的性质的OB协会周围的伽玛射线暴的祖细胞，伽马-伽马吸收预计可以忽略不计。
2017-04-24 astro-ph.HE
Constraining the Milky Way Dark Matter Density Profile with Gamma-Rays with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务，同时约束银河系暗物质密度分布和一些暗物质粒子的属性，作为湮灭截面，质量和分支比到占主导地位的湮灭通道的能力。一个单一的暗物质密度分布通常被认为是确定伽马射线实验的能力，以提取暗物质属性或设置限制。然而，我们对银河系晕的了解还远远不够完善，因此总的来说，所获得的结果过于乐观。在这里，我们研究这些天体物理学的不确定性将有暗物质粒子属性的确定的影响，相反，我们展示了如何伽马射线搜索也可以用来了解银河系晕的结构，作为一种补充工具，其他类型的观测数据，研究引力效应所造成的暗物质的存在。此外，我们还展示了这些结果将如何改善，如果外部信息的湮灭截面和当地的暗物质密度包括和比较我们的结果与数值模拟的预测。
2012-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the high energy frontiers of the Milky Way with ground-based gamma-ray astronomy: PeVatrons and the quest for the origin of Galactic cosmic-rays
本综述回顾了利用地面γ射线天文学搜寻银河系PeVatrons的现状与未来方向，指出超高能γ射线源的发现为探索银河系高能前沿及解决宇宙射线起源的百年难题提供了关键途径。
2023-05-22 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
Neutrino signal from Cygnus region of the Milky Way
本研究利用十年IceCube数据，发现天鹅座区域中微子超出，证实其高能发射的强子起源，通量与HAWC和LHAASO观测到的多TeV伽马射线相当。
2024-07-19 astro-ph.HE
Deflections of ultra-high energy cosmic rays by the Milky Way magnetic field: how well can they be corrected?
超高能宇宙射线（UHECR）源的定位仍然是现代天体物理学的一个难题。在寻找源的一个主要障碍是事实上，UHECR是由银河磁场（GMF）偏转。目前对GMF的了解是有限的，因为大多数实验测量跟踪视线-用于获得包括大随机分量的全球模型的最佳拟合参数的积分量。然而，盖亚时代的到来，伴随着对$\sim 10^9$恒星散射的测量，以及即将到来的大型偏振测量，使得GMF的3D测量第一次在原则上成为可能。这样的测量可以用来尝试重建个别UHECR通过银河系的轨迹，以纠正它们的偏转。出于这些发展，在目前的工作中，我们研究这样的校正的限制，通过检查其有效性如何取决于任何这样的未来磁场测量的不确定性。为此，我们模拟尝试重建的宇宙射线的轨迹，通过使用假设的测量的GMF，从两个最近更新的GMF模型收到的值的基础上。为了模拟三维测量的不确定性，分别为天空平面（POS）幅度，视线（LOS）幅度和POS方向引入这些值的随机误差。我们的研究结果突出了一个有效的校正是可以实现的条件。我们发现，有效性取决于粒子的刚度和到达方向，并可以根据所使用的GMF模型显着变化。
2019-03-08 astro-ph.HE
Where are Milky Way's Hadronic PeVatrons?
在TeV-PeV能量下对银河系的观测揭示了一个明亮的强子宇宙射线的扩散通量，也揭示了γ射线的亮点源。如果伽马射线源是强子宇宙射线加速器，那么它们也一定是中微子源。然而，没有发现中微子源。他们在哪里？我们介绍了一种新的人口为基础的方法来探测银河系强子PeVatrons，要求扩散和点源PeV范围数据之间的一致性宇宙射线，伽马射线和中微子。对于PeVatrons来说，允许两种极端情况：（1）强子宇宙线加速器和伽马射线源是相同的物体，因此存在明亮的中微子源，并且改进的望远镜可以检测到它们，而（2）强子宇宙线加速器和伽马射线源是不同的，因此没有可检测的中微子源。如果强子加速器具有足够薄的列密度，则后一种情况是可能的。我们量化目前的限制和未来的前景，展示如何揭示强子PeVatrons的性质。
2023-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Interstellar gamma rays and cosmic rays: new insights from Fermi-LAT AND INTEGRAL
在两年多的运行中，费米-LAT彻底改变了我们对伽马射线天空的认识。星际伽马射线是这个新时代的一部分，它允许对银河系中的宇宙射线模型进行前所未有的测试。INTEGRAL/SPI数据向低能量的扩展也在不断发展。本文导出了银河系的多波长光度，并讨论了银河系能量平衡和射电-远红外关联。
2011-01-07 astro-ph.HE
Giant cosmic ray halos around M31 and the Milky Way
最近，从仙女座方向探测到了1-100 GeV $γ$射线的扩散发射。辐射以星系为中心，并延伸到距离中心$\sim 100-200$千秒差距的地方。在注入银盘或银河系中心的宇宙射线逃逸的标准情景框架内解释扩展的$γ-$射线发射是有问题的。在本文中，我们认为，宇宙射线的起源（无论是轻子或强子）的$γ$射线发射是可能的非标准的宇宙射线传播的框架方案或在粒子加速发生在星系的晕的情况下。这意味着在M31周围存在一个巨大的宇宙射线晕，可能是由星系核活动或星系际气体的吸积提供动力。值得注意的是，如果像在M31周围观察到的那样，宇宙射线晕是星系的共同特征，包括我们自己的星系，宇宙射线质子和银河系环星系气体之间的相互作用也可以解释冰立方观测到的中微子的各向同性扩散通量。
2021-01-13 astro-ph.HE
Gamma-ray and radio background constraints on cosmic rays in Milky Way circumgalactic medium
研究了宇宙射线（CR）与银河系弥散环星系气体相互作用产生的强子$γ-$射线辐射和射电同步辐射。我们的目标是约束我们的环银河系介质（CGM）的帮助下，所观察到的各向同性$γ$射线背景（IGRB），其各向异性和无线电连续的CR人口。我们修改了不同的模型CGM气体在流体静力平衡中讨论的文献中，包括宇宙线人口，参数化$η\equiv P_{\rm CR}/P_{\rm th}$。对于最简单的等温模型，虽然IGRB强度允许$η\lesssim 3$，但太阳系偏离中心位置（MW）导致的各向异性排除了所有$η$值。对于沉淀模型，其中CGM气体的冷却以冷却时间与自由下落时间的最佳比率进行调节，而观察到的IGRB强度允许$η\lesssim 230$，观察到的各向异性仅允许非常大的$η$值，为$\gtrsim 100$。射电连续谱限制了降水模型的$η\lesssim 400$，并且不约束等温模型，然而，这些约束通过与CR扩散时间尺度相当的同步辐射损失时间来减轻。这些界限是相关的，目前的数值模拟表明一个显着的CR人口CGM星系MW质量。
2020-10-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Transient gamma rays from the 2021 outburst of the recurrent nova RS Ophiuchi: the effect of gamma-ray absorption
本文研究了蛇夫座RS新星TeV伽马射线信号延迟峰值的原因，通过建立粒子加速模型并结合辐射传输方程，发现伽马射线吸收效应能自然解释该延迟，强调了多波段观测对理解新星粒子加速物理的重要性。
2025-04-02 astro-ph.HE
Time-dependent absorption of very high-energy gamma-rays from the Galactic center by pair-production
从银河系中心方向探测到了甚高能量（VHE）伽马射线。H.E.S.S.切伦科夫望远镜已经定位了这个伽马射线源，其初步位置不确定性为每轴8.5”（每轴6”统计+6”系统）。在不确定区域内存在几个可能的对应候选者：超大质量黑洞Sgr A*，脉冲星风星云候选者G359.95-0.04，低质量X射线双星系统J174540.0-290031，星团IRS 13，以及自湮灭的暗物质。在实验上，进一步提高该能量范围内的位置精度是非常具有挑战性的，因此，可能不可能将对应候选者之一与VHE源清楚地相关联。在这里，我们提出了一种新的方法来调查的VHE源与附近的环境Sgr A*（约1000史瓦西半径内）的可能联系。这种方法利用了时间和能量依赖的伽马射线吸收效应，这种吸收效应是由靠近SMBH Sgr A* 的恒星的低能光子产生的对产生（在下文中称为对食）产生的。
2009-04-06 astro-ph.HE
Limits on the Emission of Gamma Rays from M31 (The Andromeda Galaxy) with HAWC
费米气泡的发现表明，像银河系这样的螺旋星系可以经历活跃期。利用伽马射线观测，我们可以研究这种结构存在于其他邻近星系中的可能性。我们利用高海拔水切伦科夫天文台记录的TeV伽马射线数据分析了仙女座星系（梅西耶星表M31）周围区域的气泡状发射迹象。我们拟合了一个模型，由两个6千秒差距的气泡对称和垂直于M31银道面，并假设一个幂律分布的伽马射线通量。我们比较了这些气泡区域的发射，从类似于在银河系中发现的费米气泡的结构预期。未观察到显著排放。我们报告上限的费米泡结构在M31的TeV通量。
2017-08-09 astro-ph.HE
The Milky Way shines in high-energy neutrinos
针对银河系高能宇宙线加速器百年未被发现的问题，IceCube中微子天文台于2023年发现来自银河系的高能中微子，为研究银河系内宇宙线的产生与相互作用提供了全新关键证据。
2023-12-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Positron excess in the center of the Milky Way from short-lived $β^+$ emitting isotopes
INTEGRAL卫星的观测揭示了银河系中心区域在511千电子伏左右的能量存在着尚未解释的过剩。这些伽马射线是在正电子湮灭过程中产生的，所需的速率约为$10^{42}~\mathrm{s^{-1}}$。在这篇简短的论文中，它表明，在亚相对论宇宙射线（CR）与轻核（CNONe）的相互作用中形成的\pos发射同位素可以占中心区域$e^{+}$产生率的相当大的比例-高达百分之几十。
2016-08-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Multi-messenger signature of cosmic rays from the microquasar V4641 Sgr propagating along a Galactic Magnetic Field line
本文提出V4641 Sgr的延展甚高能伽马射线结构源于高能宇宙线沿银河系磁场线逃逸并与星际介质作用，并指出该机制可产生可探测的中微子信号，为测量银河系磁场提供新方法。
2024-10-23 astro-ph.HE
Spectral features in galactic cosmic rays
最近的空间实验结果使宇宙射线数据达到了精确的水平。这些新的结果能够挑战宇宙射线在银河系中加速和传播的传统场景。在这些贡献，写的第十七次火山研讨会，我们将给出宇宙线通量的最新结果的概述，并将讨论一些可能的解释。这些测量有一个共同的特点，即存在意想不到的和尚未完全理解的光谱特征。
2018-08-22 astro-ph.HE
Gamma-rays from Pulsar Wind Nebulae in Starburst galaxies (HEAD 2010)
最近，附近的两个突出的星暴星系，M82和NGC253，已经被TeV能量的伽马射线望远镜探测到为点状源[1] [2]。有人声称，这些探测表明，星暴星系中的宇宙射线强度比银河系高出三个数量级，假设观测到的伽马射线是由于宇宙射线与周围气体相互作用产生的π介子。观测到的光谱比银河系中的宇宙射线光谱要平坦，这可能是由于星暴星系中的气体密度要高得多[3]。这种解释似乎与宇宙射线起源的金兹伯格模型一致，根据金兹伯格模型，宇宙射线在超新星遗迹的壳层中被加速。作为一个直接的推论，宇宙射线驱动的伽马射线光度应该与气体密度和超新星速率成比例。在较低的能量下，费米LAT仪器的伽马射线测量可以为这种缩放提供支持[4]。然而，对于在非常高的能量下观测结果的解释存在着令人不安的疑问。在观测星系的距离上，对于0.1度量级的角分辨率，点状源不能与漫射发射区分开来。因此，关于未分辨的点状源对伽马射线光度的贡献的问题出现了。
2010-10-12 astro-ph.HE
The Milky Way's Hot Gas Kinematics: Signatures in Current and Future OVII Absorption Line Observations
探测到$z \approx$ 0的氧吸收和发射谱线表明银河系有一个热的（$\sim 10^6$ K）低密度等离子体，延伸到$\gtrsim$ 50 kpc到Mily Way的晕中。目前的X射线望远镜无法解析谱线轮廓，但它们在天空中的强度变化限制了径向气体分布。解释OVII K $α$吸收线强度有几个复杂性，包括光学深度和视线速度效应。在这里，我们提出了模型吸收线的轮廓占这两种效果，显示线可以表现出不对称的结构，并比固有的多普勒宽度更宽。线轮廓编码热气体旋转曲线，热气体的净流入或流出，和热气体角动量轮廓。我们展示了视线速度效应如何影响等效宽度和列密度之间的转换，并提供了修改后的增长曲线占这些影响。作为一个例子，我们分析了大麦哲伦星系视线脉冲星色散测量和OVII等效宽度，得到了气体平均金属丰度为$\gtrsim 0.6 Z_{\odot}$和$b$ $\gtrsim$ 100 km s $^{-1}$ .确定这些属性提供了宝贵的见解银河系的热气的动力学状态，并提高线强度的解释。我们讨论了未来的战略，以观察这些影响的仪器，有一个光谱分辨率约3000，一个目标，今天在技术上是可能的。
2016-01-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic connections: from cosmic rays to gamma rays, to cosmic backgrounds and magnetic fields
来自伽马射线望远镜和宇宙射线探测器的综合数据产生了一些关于星系际和星系磁场以及河外背景光的令人惊讶的新见解。本文综述了最近的一些进展，包括解释遥远耀变体硬光谱的理论和基于远源光谱的星系际磁场测量。此外，我们还讨论了银河系中的瞬变源，如过去的伽马射线暴和超新星爆炸，对观测到的超高能宇宙线核通量的可能贡献。对伽马射线、宇宙射线和磁场进行整体治疗的必要性是这些看似无关的现象的统一主题。
2012-07-16 astro-ph.HE
Strategies for the Detection of Gamma Rays from Dark Matter Annihilation Towards the Galactic Center Region with the High Energy Stereoscopic System
银河系暗物质晕的中心区域是寻找粒子暗物质湮灭信号的一个有希望的目标。H.E.S.S.协作已经发表了一项对源自银河系中心区域湮灭的暗物质粒子的光子通量的搜索。没有观察到显着的过剩和上限的速度平均暗物质自湮没截面。这些限制排除了$\sim 1$ TeV到$\sim 4$ TeV质量范围内的暗物质粒子的自湮灭，其速度平均湮灭截面大于$\sim 3\cdot 10^{-25}\:\mathrm{cm^3/s}$，即比热遗迹暗物质粒子的预测高出大约一个数量级。详细和现实的Monte Carlo研究的新策略的搜索粒子暗物质湮灭信号从银河系暗物质晕与高能立体系统和不同的实验方法的灵敏度进行了比较。
2013-03-05 astro-ph.HE
Detection of Gamma Rays From a Starburst Galaxy
星暴星系的中心区域超新星爆发率非常高，超新星的残余物被认为可以将高能宇宙射线加速到约10^15 eV。我们报告了用H.E.S.S.探测到的伽马射线--这种宇宙射线的示踪物--来自星爆星系NGC 253。成像大气切伦科夫望远镜阵列。220 GeV以上的伽马射线通量为F =（5.5 +/- 1.0stat +/- 2.8sys）x 10^-13 ph. s-1 cm-2，这意味着宇宙射线的密度比银河系中心的密度大3个数量级。在这个星暴环境中，宇宙射线能量转化为伽马射线的比例是我们银河系的5倍。
2009-09-25 astro-ph.HE
The History of The Milky Way: The Evolution of Star Formation, Cosmic Rays, Metallicity, and Stellar Dynamics over Cosmic Time
本文构建包含恒星形成、宇宙线、金属、动力学及物质流的银河系长期演化模型，再现当前观测，并预言未知吸积流与超新星能量驱动的弥散热等离子体。
2023-12-08 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Neutrinos from Extra-Large Hadron Collider in the Milky Way
中微子望远镜IceCube最近发现了能量在TeV-PeV范围内的天体物理中微子。我们利用费米伽玛射线望远镜的观测数据证明了银河系对中微子信号的贡献。匹配γ射线和中微子谱，我们发现TeV-PeV银河系宇宙射线形成一个幂律谱，斜率p~2.45。这个光谱斜率与银河系和大麦云星系盘中的平均宇宙线光谱一致。这也与宇宙射线通过扩散激波加速注入，然后通过具有柯尔莫哥洛夫湍流的银河系磁场逃逸的理论模型一致。局部观测到的TeV-PeV宇宙线质子谱比银河系宇宙线的平均谱要软。这可以很容易地解释的宇宙射线注入本地星际介质在过去1 e7年的变化和宇宙射线源分布的离散性。
2015-06-24 astro-ph.HE hep-ph
Detectability of Wandering Intermediate-Mass Black Holes in the Milky Way Galaxy from Radio to X-rays
中等质量黑洞（IMBHs，$10^{3-6} \, \rm{M_\odot}$）通常在矮星系的中心被发现，并且可能在银河系（MW）中游荡，迄今未被发现。我们使用模型谱对流为主的吸积流计算典型的通量，在一个范围内的频率从无线电到X-射线，发射的一个假定的人口的$10^5 \, \rm{M_\odot}$ IMBHs徘徊在五个现实的，体积加权，MW的环境。我们预测，$\sim 27\%$的游荡IMBHs可以检测到的X射线与钱德拉，$\sim 37\%$在近红外与罗马空间望远镜，$\sim 49\%$在亚毫米与CMB-S4和$\sim 57\%$在无线电与ngVLA。我们发现，最亮的通量发射的IMBHs通过分子云或冷中性介质，在那里他们总是可以检测到的。我们建议的标准，以方便选择的候选人在多波长的调查。具体来说，我们计算的X射线光学比（$α_{\rm ox}$）和光学亚毫米比，作为一个函数的吸积率的IMBH。我们发现，在低速率的亚毫米发射的IMBHs是显着高于光学，紫外和X射线发射。最后，我们把上限的数量$N_\bullet$这些对象在MW：$N_\bullet<2000$和$N_\bullet<100$，根据我们的可探测性的预期和目前缺乏的检测分子云和冷中性介质，分别。这些预测将指导未来在MW中搜索IMBH，这将有助于了解它们的人口统计和演变。
2022-07-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on the dark matter annihilation scenario of Fermi 130 GeV $γ$-ray line emission by continuous gamma-rays, Milky Way halo, galaxy clusters and dwarf galaxies observations
最近有报道称，在费米大天区望远镜观测数据中，银河系中心可能存在$\sim 130$ GeV的单色$γ$射线辐射，这可能与暗物质（DM）湮灭有关。在这项工作中，我们进行了全面的检查的一致性的结果与DM湮灭的情况下，使用3.7年的费米观测的内星系，星系晕，星系团和矮星系。发现的结果如下。1)非常强的约束DM湮灭成连续的$γ$ -射线从银河系中心设置，这是严格的“自然”规模假设DM的热冻结。这样的限制对DM模型解释谱线发射设置了很强的约束。2)在费米数据中没有发现来自星系晕的线发射，并且线发射上的约束与DM湮灭解释的来自内星系的$\sim 130$ GeV线发射略微一致。3)没有线发射的星系团和矮星系的检测，虽然可能的浓度的光子从集群在120-140 GeV的揭示。来自星系团和矮星系的约束是弱的，与DM湮灭方案解释的$\sim 130$ GeV的线发射是一致的。
2012-11-07 astro-ph.HE hep-ph
Positron Annihilation in the Nuclear Outflows of the Milky Way
SPI/ \textit{INTEGRAL}对银河系发出的软伽马射线的观测揭示了银河系核球中每秒都有$\sim2\times10^{43}$正电子湮灭。这些正电子的起源，湮灭产生一个突出的发射线中心在511千电子伏，一直是神秘的，因为他们发现了近50年前。正电子的一个合理来源是与银河系中心正在进行的激烈的恒星形成有关。此外，有强有力的证据表明银河系中存在核外流。我们发现，平流运输和随后的湮灭的正电子在这样的外流不能同时复制观察到的形态的正电子湮灭在银河系的隆起，并满足要求，$90$百分之的正电子湮灭，一旦外流已冷却到$10^4\,\mathrm{K}$。
2017-11-24 astro-ph.HE
Redshift of the Blazar KUV 00311-1938: Modeling the EBL Absorption
活动星系核被认为是高能宇宙射线的来源，而宇宙射线反过来又在与物质的相互作用中产生伽马射线。因此，研究它们的甚高能（VHE）伽马射线谱是理解这些天体中宇宙射线加速机制的基础。Blazar是最常见的活动星系核类型，在这些源中，BL-Lac呈现出无特征或非常弱的发射/吸收线光谱。由于河外VHE伽马射线目录的数量很少（大约70个耀变体），对每个源的红移估计对于宇宙射线起源的研究是很重要的。在这项工作中，我们使用EBL吸收作为工具来估计KUV 00311-1938红移通过比较HE γ射线观测与建模EBL吸收通量点。KUV 00311-1938是一个非常有趣的BL-Lac，它可能是最遥远的耀变体之一，因为它的红移估计在0.5到1.54之间。在没有光谱截止的假设下，我们认为本征VHE谱是Fermi-LAT谱的外推，并利用主流EBL模型来模拟星系际吸收。将这些结果与H.E.S.S.测得的VHE点进行比较，给出了在观测误差范围内耀变体红移的估计。
2019-09-09 astro-ph.HE
How Many of the Observed Neutrino Events Can Be Described by Cosmic Ray Interactions in the Milky Way?
宇宙射线在星际介质中扩散，并与物质和辐射相互作用，只要它们被困在银河磁场中。冰立方实验已经探测到一些TeV-PeV中微子事件，其起源尚不清楚。我们研究这些事件的全部或一部分是否可以用宇宙射线与物质的相互作用来描述。我们考虑的平均目标密度需要解释他们为不同的晕的大小和形状，宇宙射线的化学成分的影响，中微子事件的方向信息的影响，以及从伽马射线边界和它们的方向的约束。我们不需要宇宙射线逃逸时间或注入我们的方法的知识。我们发现，在所有的约束条件下，在冰立方观测到的中微子事件中，最多只有0.1可以用宇宙射线与物质的相互作用来描述。此外，我们表明，目前建立的宇宙射线的化学成分相矛盾的峰的中微子光谱在PeV的能量。
2014-10-11 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Data-Driven Constraints on Cosmic-Ray Diffusion: Probing Self-Generated Turbulence in the Milky Way
本文采用数据驱动方法结合多实验数据研究银河系宇宙射线扩散，发现结果支持自生成磁场湍流模型，但对非均匀扩散无明确偏好，未来需结合多波段观测进一步探索。
2024-04-23 astro-ph.HE hep-ph
The effects of cosmic rays on the formation of Milky Way-mass galaxies in a cosmological context
我们研究的宇宙射线（CR）和不同模式的CR输运银河系质量的星系的性质在宇宙学磁流体动力学模拟的背景下的AURIGA项目的影响。我们系统地研究了平流、各向异性扩散和附加阿尔芬波冷却对银盘和环银道介质（CGM）的影响。全球性能，如恒星质量和恒星形成率之间的模拟变化不大，没有各种CR运输物理，而结构性能，如光盘的大小，CGM密度或温度可以强烈影响。在我们的模拟中，CRs通过修改CGM流结构来影响星系上气体的吸积。这改变了角动量分布，表现为恒星和气体盘大小的差异。这种影响的强度取决于CR传输模型：CR平流导致最紧凑的光盘，而阿尔文波模型更类似于AURIGA模型。平流和扩散模型表现出大（$r\sim50$千秒差距）CR压力占主导地位的气体晕，造成更平滑和部分冷却CGM。额外的CR压力平滑小规模密度峰值，并补偿在较低CGM温度下缺失的热压力支持。相反，阿尔文波模型只是在盘晕界面处的CR压力占主导地位，只有在这个模型中，强子相互作用的γ射线发射与观测一致。与以前的研究结果相比，我们得出结论，CR运输的细节是至关重要的准确预测CR反馈对星系形成的影响。
2020-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
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 across the star-forming galaxy sequence. I: Cosmic ray pressures and calorimetry
在银河系中，宇宙射线（CR）在星际介质中具有重要的动力学作用，有助于流体静力平衡，并可能有助于调节恒星的形成。然而，我们对CRs在气体含量或恒星形成率与银河系显着不同的星系中的重要性知之甚少。在这里，我们构建自洽模型强子CR运输，损失，并作为星系属性的函数的压力平衡的贡献，涵盖了广泛的参数范围从矮星极端的星爆。虽然CR的能量密度从$\sim 1$ eV cm $^{-3}$增加到$\sim 1$ keV cm $^{-3}$的范围内，从亚银河系矮星明亮的星爆，强烈的强子损失使CR越来越不重要的动态恒星形成率表面密度的增加。在类似银河系的系统中，CR压力通常与银河系中平面的湍流气体和磁压力相当，但在密集的恒星爆发中，CR压力与气体压力的比率下降到$\sim 10^{-3}$。在这个极限下，镓也变得越来越CR量热和伽马射线亮。在固定的星系属性的量热的程度是敏感的CR运输的假设模型，特别是CRs花费的时间与中性ISM相互作用，在那里他们经历了强大的流损失。我们还发现，在某些制度的参数空间流体静力平衡盘不存在，并在本系列的第二篇论文中，我们使用这一结果来推导出一个临界表面在平面上的恒星形成的表面密度和气体的表面密度超过CR可能会驱动大规模的星系风。
2021-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Center of the Milky Way from Radio to X-rays
本文综述了人马座~A* 在射电、红外和X射线领域的基本观测结果。红外线观测显示，一个尘埃S星团天体（DSO/G2）经过银河系中央超大质量黑洞SgrA*。预计这一事件仍将在整个电磁波谱中引起异常强烈的活动。根据2014年2月至9月全国住房基金信息系统的观察。对空间紧凑的红移氢复合线发射的探测，使我们能够获得对DSO轨道参数的新估计。我们还没有检测到强烈的前近心蓝移或后近心红移排放以上的噪音水平的位置SgrA* 或上游的轨道。2014年5月到达近地点。我们2004-2012年的红外偏振统计数据表明，SgrA* 必须是一个非常稳定的系统-无论是在喷流或吸积盘的几何取向方面，还是在必须与吸积率相关的可变性光谱方面。因此，偏振和可变性测量是探测DSO/G2飞越过程中系统变化的理想工具。由于2014年DSO的飞越，SgrA* 的吸积活动可能仍将增加。未来对明亮耀斑的观测将改善从近红外/亚毫米观测中推导SMBH的自旋和倾角。
2015-03-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Attenuation of TeV $γ$-rays by the starlight photon field of the host galaxy
相对论性喷流中产生的TeV $γ$射线光子被周围软光子场的吸收是喷流物理学中一个长期存在的问题。在某些情况下，最有可能的发射地点靠近中央黑洞被排除，因为强光学和红外光子源，如宽线区域造成的高不透明度。在喷流模拟中，最常被忽略的是宿主星系星光光子场中$γ$射线的吸收。分析了宿主星系内任意位置和观测角度的$γ$射线发射点的吸收情况，发现到星系中心的距离、观测角度以及星光在星系中的分布对吸收量有决定性的影响。我们推导出一个$20$ TeV探测到的耀变体样品的吸收值与红移$z_r<0.2$。位于星系中心的$γ$射线辐射的吸收值可能高达$20\%$，平均值为$6\%$。这对于确定blazar的内在参数是很重要的。我们没有看到我们的样品之间的吸收程度和主机属性，如星光发射率，星系的大小，半光半径和红移的显着趋势。虽然河外背景光的光谱特性的不确定性超过了遥远天体吸收宿主星系恒星光的影响，但后者是附近光源的主要影响。它也可以在具有相似红移的源的差分比较中揭示出来。
2016-11-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Milky Way's Dispersion Measure Using FRB and X-ray Data
本研究利用FRB色散量与X射线吸收/发射数据，发现DM_MW与O VII吸收正相关，支持银河系热气体含盘和晕成分，主要温度约2×10^6 K，改进DM_MW估计。
2025-01-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Lorentz Invariance Violation with Absorption of Astrophysical Gamma-rays by Solar Photons
本研究计算了天体物理γ射线与太阳光子作用产生正负电子对的吸收光深，纳入亚光速洛伦兹不变性破缺（LIV）的阈值修正，首次发现其可改变光深，提出可利用近太阳20TeV以上γ射线源观测探测LIV。
2024-03-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probing the absorption of gamma-rays by IR radiation from the dusty torus in FSRQs with the Cherenkov Telescope Array
在经典的发射模型中，发射区位于宽线区（BLR）内，平谱射电类星体（FSRQ）被认为不会发射能量超过几十GeV的光子，因为吸收了来自BLR的光紫外光子。然而，观测到的能量高达约$300 \, \rm GeV$的光子已被检测到的几个FSRQ，其最具代表性的例子是PKS 1441+25在红移$z = 0.94$。对这些观测结果最保守的解释是，发射发生在与尘埃环大小相当的距离上。在这种情况下，对于高于$200-300 \, {\rm GeV}$的能量的高能伽马射线光子的吸收由与环面发射的红外辐射的相互作用支配。我们调查，如果目前的观测数据FSRQs在耀斑状态可以给我们的信息：（i）的重要性的环面吸收和（ii）的属性，即它的温度和它的几何形状。我们发现，目前的数据没有达到的能量，环面的影响是突出的，因此，目前几乎不可能推断环面的性质，从观察。然而，通过专门的模拟，我们证明了即将到来的切伦科夫望远镜阵列（CTA）的观测将能够限制环面参数（温度和几何形状）。
2020-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Circum-Galactic Gas and the Isotropic Gamma Ray Background
宇宙射线与银河系星际气体和辐射场的相互作用提供了费米伽马射线太空望远镜观测到的大部分伽马射线。除了沿着银盘密集分布的气体外，流体动力学模拟和观测证据都支持存在一个热的（T~10^6 K）电离氢（H_II）晕，其密度不可忽略地延伸到银河系的维里半径。我们表明，宇宙射线碰撞与这种环银河系的气体应该预期提供一个显着的伽马射线通量，在10%的顺序上观察到的同位素伽马射线背景能量在1 GeV以上。此外，沿某一视线方向的其他星系的扩展H_II晕所产生的γ射线对本底的贡献也是相似的。
2012-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic Center Excess in Gamma Rays from Annihilation of Self-Interacting Dark Matter
费米-LAT望远镜的观测发现，银河系中心有一个显著的$γ$射线过剩。在银河系矮球状星系的方向上还没有探测到类似的信号。此外，天文观测表明矮星系和其他暗星系的密度比最简单的冷暗物质模型预测的要小。我们发现，一个自相互作用的暗物质模型与粒子质量约50 GeV湮灭的介质负责强自相互作用可以同时解释所有三个观测。介质必然是不稳定的，它的质量必须低于约100兆电子伏，以降低暗星系的密度。如果介质衰变为电子-正电子对，其截面与热残余值的数量级相同，那么我们发现这些对可以上散射星际辐射场，并产生观测到的$γ$射线过剩。我们表明，这个模型是兼容的所有当前的约束和突出的可检测的签名独特的自相互作用的暗物质模型。
2015-01-14 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for Detecting Gamma Rays from Annihilating Dark Matter in Dwarf Galaxies in the Era of DES and LSST
对暗物质湮灭截面的最严格的限制来自费米伽马射线太空望远镜对矮星系的观测。作为电流（例如，暗能量巡天（DES）和未来的大型综合巡天望远镜（LSST）光学成像巡天发现了更多的银河系超暗卫星星系，它们可能会增加费米对暗物质湮灭的敏感性。在这项研究中，我们使用银河系的卫星人口的半分析模型来预测可能被DES和LSST发现的矮星的特征，并预测这些发现将如何影响费米对暗物质的敏感性。虽然我们发现可能会有适度的改进，但DES和LSST发现的矮星系不太可能将费米的灵敏度提高2-4倍以上。然而，这种前景可能是保守的，因为我们的模型低估了斯隆数字巡天中实际发现的具有巨大潜在湮灭信号的超微弱星系的数量。我们基于模拟的方法专注于银河系卫星人口统计，补充了现有的基于几何的估计。
2015-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Searching for Dark Matter Annihilation from Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with Six Years of Fermi-LAT Data
银河系的矮球状卫星星系（dSphs）是已知的暗物质（DM）占主导地位的天体之一。我们报告的伽马射线观测银河系dSphs的基础上6年的费米大面积望远镜的数据处理与新的通行证8事件级分析。没有dSphs显着检测到的伽马射线，我们提出了上限的DM湮灭截面从15 dSphs的组合分析。这些约束是最强和最强大的日期和谎言低于规范的热遗迹截面DM质量$\lesssim$ 100 GeV通过夸克和$τ$ -轻子通道湮灭。
2015-11-03 astro-ph.HE hep-ex
The Rotation of the Hot Gas Around the Milky Way
星系的热气晕可能包含大量的质量，是星系形成和演化的一个组成部分。银河系有一个2 e6 K晕，在发射和OVII共振线对明亮的背景AGN的吸收，并为目前最好的模型是一个扩展的球形分布检测。使用XMM-牛顿RGS数据，我们测量的OVII吸收线质心的多普勒频移向一个系综的活动星系核。这些多普勒频移限制了热晕的动力学，排除了约3 σ的静止晕和2 σ的共转晕，并导致扩展晕模型的最佳拟合旋转速度为183+/-41 km/s。这些结果表明，热气体旋转，并且它包含的角动量与恒星盘中的角动量相当。我们研究了一个模型的可能性，一个运动学上不同的磁盘和球形晕。为了与发射线X射线数据一致，盘必须贡献小于10%的柱密度，这意味着多普勒频移探测扩展热晕中的运动。
2016-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
