ELMAG 3.01: A three-dimensional Monte Carlo simulation of electromagnetic cascades on the extragalactic background light and in magnetic fields

Blazar极高能光谱异常的级联模型

Cascade Model of an Anomaly in Blazar Spectra at Very High Energy

众所周知，γ射线吸收对河外背景光（EBL）的影响在某些耀变体的光谱中表现得很弱。结果表明，电磁级联产生的二次分量可能会大大降低这种异常的统计意义。观测结果表明河外γ射线源谱中存在级联成分，从而支持了所提出的模型。

Can we constrain the extragalactic magnetic field from very high energy observations of GRB 190114C?

Primary very high energy $γ$-rays from $γ$-ray bursts (GRBs) are partially absorbed on extragalactic background light (EBL) photons with subsequent formation of intergalactic electromagnetic cascades. Characteristics of the observable cascade $γ$-ray signal are sensitive to the strength and structure of the extragalactic magnetic field (EGMF). GRB 190114C was recently detected with the MAGIC imaging atmospheric Cherenkov telescopes, for the first time allowing to estimate the observable cascade intensity. We inquire whether any constraints on the EGMF strength and structure could be obtained f…

用TeV和GeV能区极端耀变体观测检验河外$γ$射线传播模型

Testing models of extragalactic $γ$-ray propagation using observations of extreme blazars in GeV and TeV energy ranges

我们简要回顾了当代河外γ射线传播模型。结果表明，河外磁场（EGMF）的强度和结构知之甚少。空隙中的EGMF强度的严格下限为10^{-17}--10 ^{-20} G量级，因此允许由电磁级联产生的二次分量对可观测频谱的实质性贡献。我们表明，这种“电磁级联模型”是支持成像切伦科夫望远镜和费米LAT探测器的数据。

Extragalactic cosmic ray sources with very small contribution in the particle flux on the Earth and their study

Possible existence of extragalactic ultra-high energy cosmic ray sources giving a very small particle flux on the Earth is considered. Accretion discs around supermassive black holes where particles are accelerated in electric fields are discussed as an illustration of such sources. Due to acceleration mechanism particle injection spectra are assumed to be hard. In this case particle flux on the Earth is too low for detection. But particles produce in space a noticeable flux of diffuse gamma-ray emission via electromagnetic cascades. It should be accounted for when analyzing other source model…

来自GRB 221009A的γ射线观测对星系际磁场强度的约束

Constraints on the intergalactic magnetic field strength from $γ$-ray observations of GRB 221009A

利用LHAASO观测的GRB 221009A的TeV数据，通过ELMAG蒙特卡洛模拟级联过程并与Fermi-LAT流量上限比较，得到IGMF强度下限B≥10^-18.5 G，提供了来自新一类TeV源的独立约束。

耀变体级联辐射对河外gamma-ray背景的贡献：河外磁场扮演什么角色？

The contribution from blazar cascade emission to the extragalactic gamma-ray background: What a role does the extragalactic magnetic field play?

利用一种简单的半分析方法，对两种耀变体γ射线光度函数（GLF）模型进行了分析，计算了耀变体的本征辐射和级联辐射对河外γ射线背景（EGRB）的贡献。对于级联排放，我们考虑两种可能的贡献：一种是由于级联辐射的通量低于费米LAT灵敏度（情况I），这与河外磁场（EGMF）无关，另一种是由于级联发射的通量大于费米LAT灵敏度，但发射角大于LAT点扩展函数（PSF）角（情况II），这取决于EGMF。结果表明：（1）尽管对EGRB的贡献取决于GLF模型和EGMF，但Blazar对EGRB的贡献仍占主导地位;（2）EGMF在估算Blazar产生的级联辐射的贡献中起着重要作用，当EGMF强度足够大时，级联辐射的贡献将显著改变EGRB的光谱（假设BEGMF > 10-12 G）;（3）由于级联发射在情况II达到饱和时，EGMF的强度是？10-11 G时，blazar星产生的级联辐射的贡献很可能被认为是探测EGMF强度上限的另一种方法。

河外磁场中星系际Gamma-Ray级联的半解析模型

Semi-Analytic Model for Intergalactic Gamma-Ray Cascades in Extragalactic Magnetic Fields

由河外源（如耀变体）发射的初级伽马射线将在星系际空间产生电磁级联。这些级联通过电子-正电子对的产生和宇宙背景辐射的逆康普顿散射进行，主要是宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）场。河外磁场（EGMF）的存在可能会使电子-正电子对的轨道发生偏转，并散射级联光子，可能会在源周围产生晕圈，同时抑制探测器收集的级联通量。我们开发了一个半解析模型的级联过程，并将其应用于结合GeV-TeV的数据，从费米大面积望远镜（LAT）和地面切伦科夫望远镜的高频峰值Bl Lacertae对象（HBLs），比较观测结果与模型预测使用一个强大的统计框架。下限与不同的置信水平的EGMF来自这个过程中的场强进行了讨论，在各种假设下的源寿命。

切伦科夫望远镜阵列探测星系际磁场的灵敏度

Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to the Detection of Intergalactic Magnetic Fields

极高能（VHE;能量$E \gtrsim 100\,$ GeV）$γ$ --来自河外源的射线与背景辐射场的低能光子产生对。这些对可以逆康普顿散射背景光子，引发电磁级联。当$e^+e^-$对在星系际磁场中发生偏转时，这种次级$γ$射线信号的空间和时间结构会发生改变。我们研究如何VHE观测与未来的切伦科夫望远镜阵列，其高角分辨率和广泛的能量范围，可以潜在地探测IGMF。我们确定有前途的来源和模拟$γ$射线光谱在很宽的范围内的IGMF强度和相干长度的值使用公开可用的ELMAG蒙特卡罗代码。结合模拟观测的联合似然方法，我们发现，目前的限制IGMF可以显着改善。投射的灵敏度强烈地依赖于源已经是$γ$射线活性的时间和发射的最大$γ$射线能量。

极高能γ射线级联对河外Gamma-ray背景的贡献

Contribution to the Extragalactic Gamma-ray Background from the Cascades of Very-high Energy Gamma Rays

当非常高能量的光子通过河外背景光（EBL）传播时，它们与软光子相互作用，并引发低能量光子和电子的电磁级联。在极高能量（VHE）下发射的宇宙学布居的集体强度将在最高能量处通过与EBL的相互作用而衰减，并在较低能量处通过所产生的级联而增强。我们计算了由耀变体产生的VHE光子产生的级联辐射，并研究了级联对耀变体集体强度的影响以及由此产生的对河外γ射线背景的影响。我们发现，级联辐射大大提高了集体强度从耀变体在高能量之前，由于衰减翻转。由此产生的功能的突出性取决于耀变体伽玛射线光度函数，光谱指数分布，和EBL的模型。我们还计算了blazar，BL Lacertae对象（BL Lacs）和平谱射电类星体（FSRQs）的不同光谱子种群的级联辐射，发现BL Lacs的集体强度比FSRQs的级联辐射大大增强，由于其更硬的光谱。因此，研究blazar贡献的EGRB费米将有深远的影响的性质的EBL，blazar的演化，blazar光谱。

Blazar甚高能γ射线级联对河外Gamma-ray背景的贡献

Contribution to the Extragalactic Gamma-ray Background from the Cascades of Very-high Energy Gamma Rays from Blazars

当甚高能量（VHE）光子通过河外背景光（EBL）传播时，它们与软光子相互作用，并引发较低能量光子和电子的电磁级联。在VHE处发射的宇宙学布居的集体强度将在最高能量处通过与EBL的相互作用而衰减，并在较低能量处通过所产生的级联而增强。我们计算了由耀变体产生的VHE光子产生的级联辐射，并研究了级联对耀变体集体强度的影响以及由此产生的对河外γ射线背景的影响。我们发现，级联辐射大大提高了集体强度从耀变体在高能量之前，由于衰减翻转。由此产生的功能的突出性取决于耀变体伽玛射线光度函数，光谱指数分布，和EBL的模型。我们还计算了Blazar，BL Lacertae（BL Lacs）对象和平坦光谱射电类星体（FSRQs）的不同光谱子种群的级联辐射，发现BL Lacs的集体强度比FSRQs的级联辐射大大增强。最后，我们讨论了这种分析和即将到来的费米观测的EBL的性质，耀变体的演化，耀变体光谱和其他伽马射线辐射源的影响。

Studying cosmic ray sources using intergalactic electromagnetic cascades

In this paper intergalatic electromagnetic cascades are used as a probe of cosmic ray sources. This is achieved as follows. In extragalactic space cosmic rays initiate electromagnetic cascades in which gamma-ray and neutrino emission arises. We used the joint analysis of cosmic ray data, along with extragalactic gamma-ray and neutrino emission, to study particle acceleration in the vicinity of supermassive black holes. Particle injection spectra depend on processes of particle acceleration, and here we discuss models with various injection spectra. The computation of the propagation of cosmic …

作为天体粒子物理学工具的磁化宇宙中的星系际电磁级联

Intergalactic electromagnetic cascades in the magnetized Universe as a tool of astroparticle physics

本文综述了河外磁场（EGMF）存在下的星系际电磁级联物理。星系际电磁级联的各种制度被认为取决于级联世代的数量，级联电子偏转角的值，和EGMF相干长度，典型的级联$γ$ -射线平均自由程，和电子能量损失长度之间的关系。我们还审查当代的EGMF参数的限制，并探讨各种$γ$射线仪器的EGMF参数的灵敏度。

河外磁场中Gamma-Ray级联的新模型

A New Model for Gamma-Ray Cascades in Extragalactic Magnetic Fields

极高能量（VHE，E \gtrsim 100 GeV）的伽马射线由河外源（如耀变体）发出，在星系际介质中引发电磁级联。级联光子到达地球时的角度和时间分布与河外磁场（EGMF）相关。我们已经开发了一个新的半解析模型的级联性能，这是更准确的比以前的解析方法和速度比全蒙特卡罗模拟。在其适用范围内，我们的模型可以快速生成级联光谱的各种源排放模型，EGMF强度，和假设的源寿命。在这封信中，我们描述了该模型的属性，并通过探索耀变体RGB J 0710 +591的伽马射线发射来展示其实用性。特别是，我们预测，在各种情况下，VHE和高能量（他，100兆电子伏的\lesssim E \lesssim 300 GeV）通量可检测的VERITAS和费米大面积望远镜（LAT）天文台。然后，我们开发了一个系统的框架比较预测公布的结果，获得EGMF强度的约束。在95%的置信水平下，如果源的寿命没有限制，我们发现EGMF强度的下限为~ 2 \times 10^{-16}高斯，如果源的寿命限于费米观测发生的过去~ 3年，则为~ 3 \times 10^{-18}高斯。

Observable spectral and angular distributions of $γ$-rays from extragalactic ultrahigh energy cosmic ray accelerators: the case of extreme TeV blazars

Ultrahigh energy protons and nuclei from extragalactic cosmic ray sources initiate intergalactic electromagnetic cascades, resulting in observable fluxes of $γ$-rays in the GeV-TeV energy domain. The total spectrum of such cascade $γ$-rays of hadronic nature is significantly harder than the one usually expected from blazars. The spectra of some sources known as "extreme TeV blazars" could be well-described by this "intergalactic hadronic cascade model" (IHCM). We calculate the shape of the observable point-like spectrum, as well as the observable angular distibution of $γ$-rays, for the first …

Constraints on the extragalactic magnetic field strength from blazar spectra based on 145 months of Fermi-LAT observations

Properties of the extragalactic magnetic field (EGMF) outside of clusters and filaments of the large-scale structure are essentially unknown. The EGMF could be probed with $γ$-ray observations of distant (redshift $z > 0.1$) blazars. TeV $γ$ rays from these sources are strongly absorbed on extragalactic background light photons; secondary electrons and positrons produce cascade $γ$ rays with the observable flux dependent on EGMF parameters. We put constraints on the EGMF strength using 145 months of Fermi-LAT observations of the blazars 1ES 1218+304, 1ES 1101-232, and 1ES 0347-121, and imaging…

$γ$射线耀变体观测异常的星系际电磁级联解

The intergalactic electromagnetic cascade solution for the anomalies from $γ$-ray blazar observations

最近在甚高能（VHE，E >100 GeV）$γ$射线观测方面取得的进展，以及河外背景光（EBL）建模方面的进展，使我们能够寻找新的现象，如$γ$ -类轴子粒子（$γ\rightarrow$ ALP）振荡，并探索河外磁场（EGMF）的强度和结构。这些研究通常通过寻找与所谓的仅吸收模型的一些偏差来进行，该模型仅考虑EBL上的初级光子吸收和绝热损失。事实上，有几个迹象表明，只吸收模型是不完整的。我们提出并讨论了星系际电磁级联模型（IECM）-最简单的模型，可以连贯地解释所有已知的异常。该模型具有许多可以用当前和未来的工具搜索的稳健特征。IECM模型可以用作新的背景模板，允许对$γ\rightarrow$ ALP振荡进行更鲁棒的未来搜索。我们的计算的详细说明可以在astro-ph/1609.01013v2（A\&A，印刷版）中找到。

用河外Gamma-ray背景的各向异性探测星系际磁场

Probing the Intergalactic Magnetic Field with the Anisotropy of the Extragalactic Gamma-ray Background

星系际磁场（IGMF）通过影响高能光子与河外背景光相互作用所引发的电磁级联，对河外γ射线背景的角各向异性产生影响。强IGMF将使这些级联中产生的次级粒子偏转，因此将倾向于使较低能量级联光子各向同性化，从而引起伽马射线背景的各向异性能谱的调制。在这里，我们提出了一个简单的，概念验证计算这种影响的大小，并证明目前的费米数据似乎已经倾向于不可忽略的IGMF值。费米伽马射线背景的各向异性能谱可以作为IGMF强度的探测器。

河外磁场强度的首次约束：来自GRB 221009A的γ射线观测

First constraints on the strength of the extragalactic magnetic field from $γ$-ray observations of GRB 221009A

利用费米-LAT对GRB 221009A的观测，通过比较延迟发射谱上限与模型谱，排除了河外磁场强度在10^{-20}至10^{-18}高斯之间的值，首次给出该磁场强度的约束。

超高能宇宙射线与河外gamma ray通量

Ultra-high energy cosmic rays and the extragalactic gamma ray flux

超高能宇宙射线与宇宙中的辐射场相互作用，产生电磁级联，导致河外伽马射线通量，可探测到约100 GeV。最近费米-LAT对河外伽马射线通量的精确测量，加上对各种类型活动星系核背景的估计，可以对级联分量设定限制。通过与预测的比较，并作出各种假设，即采用特定的模型，可以对超高能粒子可以加速的最大能量设定限制。如果我们的模型是正确的，最大能量不太可能超过100 EeV，反过来，在测量的超高能谱中明显的“GZK”截止可能是由于内在的出射粒子谱的下降。然而，由于所涉及的许多参数的不确定性，目前还不可能武断地作出结论。我们已经使用了最近的参数范围的估计，并发现，虽然我们的模型的参数在允许的范围内的不确定性是如此之大，我们的结果是不唯一的，虽然该方法是令人满意的。因此，到目前为止，结果只能被视为一种指示。

面向Mkn 501的飞高斯星际间磁场的发现

Measurement of femtogauss intergalactic magnetic fields towards Mkn 501

通过分析Mkn 501的GeV伽马射线辐射，结合Fermi-LAT和Swift数据，发现了扩展次级发射的显著证据，由此推断出星际间磁场（IGMF）的强度为飞高斯量级，并指出该源的注入功率较低，等离子体加热效应可忽略。

利用河外弥漫gamma-ray发射资料研究cosmic ray源

Study of cosmic ray sources using data on extragalactic diffuse gamma-ray emission

讨论了来自次要源的超高能宇宙射线（CR）及其对河外弥漫γ射线辐射的可能贡献。作为次要来源的一个例子，我们考虑了活动星系核（AGN）的可能的特定类型，其中超大质量黑洞被10^（10）-10 ^（11）Gs的超强磁场包围。在这个模型中，我们计算了地球上的CR能谱和河外空间CR产生的级联量子的强度。从数值计算结果和皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵的观测资料出发，表明这些活动星系核对地球UHECR通量的贡献可以忽略不计。然而，与费米LAT测量的河外弥漫伽马射线发射相比，活动星系核的CR产生了显着的伽马射线通量。我们的结论是，来自次要来源的UHECR可以显着地促进河外伽马射线发射。

宇宙级联物理学和可观测性质

Physics of cosmological cascades and observable properties

来自河外源的TeV光子在星系际介质中被吸收并引发电磁级联。这些级联提供了一个独特的工具，在宇宙学尺度上探测宇宙的性质。我们提出了一个新的Monte Carlo代码专用于这种级联的物理。这段代码已经过测试，对公布的结果和分析近似，并公开提供。使用这个数值工具，我们调查的主要级联属性（光谱，晕扩展，时间延迟），并详细研究它们的依赖物理参数（河外磁场，河外背景光，源红移，源光谱和光束发射）。强调了解析解的局限性。特别是，解析近似只占第一代的光子和级联树的更高的分支被忽略。

来自TeV耀变体费米观测的河外强磁场证据

Evidence for strong extragalactic magnetic fields from Fermi observations of TeV blazars

星系中的磁场是通过放大性质未知的种子磁场而产生的。种子场可能以其初始形式存在于星系际介质中，但从未被探测到。由于在星系际介质中观测不到太电子伏γ射线引发的电磁级联的GeV γ射线辐射，本文给出了星系际磁场强度的一个下界$B\ge 3\times 10^{-16}$ ~高斯。如果磁场相关长度$λ_B$远小于百万秒差距，则该界限改进为$λ_B^{-1/2}$。这个下限限制了宇宙磁场起源的模型。

用EleCa程序计算河外光子在超高能下的传播

Propagation of extragalactic photons at ultra-high energy with the EleCa code

超高能光子作为超高能宇宙射线产生光π介子机制的独立探针，发挥着重要的作用。它们的观测，或不观测，可能会限制天体物理的UHECRs的起源的情况下，并有助于理解的性质，在$10^{19.5}$ eV以上的能量的几个实验观察到的通量抑制。而在$10^{17}$ eV以上的UHE光子的相互作用长度范围从几百kpc到几十Mpc，光子可以与河外背景辐射相互作用，引发电磁级联的发展，影响地球上观测到的光子通量。目前的实验结果的解释依赖于UHE光子传输的模拟。本文采用新的Monte Carlo程序EleCa模拟了高能光子和电子引发的$Ele$电磁$Ca$散射。我们提供了一个估计的光子诱导电磁级联的生存概率的函数，从观察者的距离，我们计算的距离内，我们期望观察到UHE光子之间的能量$10^{17}$和$10^{19}$ eV。此外，GZK光子在地球上的流量进行了研究，在几个天体物理的情况下，我们改变注入光谱和成分的源和干预河外磁场的强度。虽然光子传播取决于几个天体物理因素，我们的数值预测结合未来的实验观测（或非观测）的UHE光子-在$10^{17.5}$ eV和$10^{20}$ eV之间的能量范围-可以帮助限制这些情况。

Ultra-high energy cosmic rays from supermassive black holes: particle flux on the Earth and extragalactic diffuse emission

Cosmic rays accelerated to ultra-high energies (E>4x10^19 eV) in electric fields in accretion discs around supermassive black holes are discussed. Particle injection spectra are assumed to be harder than those formed in acceleration on shock fronts. It turned out that cosmic rays with injection spectra supposed contribute a little in the particle flux detected with ground-based arrays. But in the extragalactic space particle generate a noticeable flux of the diffuse gamma-ray emission compared with the data obtained with the Fermi LAT instrument (onboard the Fermi space observatory). The inten…

河外磁场的强度和填充因子的下限

Lower limit on the strength and filling factor of extragalactic magnetic fields

耀变体发出的高能光子与河外背景光子相互作用可以引发电磁对级联。这种级联的带电分量被河外磁场（EGMF）偏转和延迟，从而减少了观测到的点状通量，并可能导致在GeV能量范围内的多角度图像。我们使用蒙特卡罗模拟计算了1 ES 0229+200在不同EGMF分布下的通量。费米-LAT没有观测到1 ES 0229+200，这表明EGMF至少占据了60%的空间，其场强超过{ \cal O}（10^{-16}-10 ^{-15}）G，TeV活动的寿命为{ \cal O}（10 ^2 - 10 ^4）年。因此，（非）观测的GeV扩展TeV耀变体周围的探头EGMF的空隙，并把强有力的限制EGMF的起源：EGMF产生的空间填充方式（如primordially）或EGMF产生的本地（如星系）必须有效地运输，以填补一个显着的体积分数，如银河系外流。

等离子体不稳定性在遥远Blazar γ射线传播中的作用

The Role of Plasma Instabilities in the Propagation of Gamma-Rays from Distant Blazars

近年来，对遥远耀变体的GeV波段观测已被用于限制河外背景光（EBL）和河外磁场（EGMF）。为了支持这种说法，我们必须假设耀变体伽马射线引发的电磁级联的轻子分量被足够强的EGMF偏转，从而抑制了费米窗口中的信号。除了磁场，这种级联的发展可能受到等离子体不稳定性的影响，由于与星系际介质（IGM）的电离成分的相互作用。在本文中，我们通过一个蒙特卡罗模拟，其中这两种效果分别考虑到电磁级联模型，我们从合并的费米-HESS数据集得出这些情况下的约束。在1 ES 0229+200观测的特定情况下，我们表明，这两种解释的GeV通量抑制与现有的数据是兼容的，特别是通过假设磁场的$B \gtrsim 10^{-16}\,\rm{G}$或IGM温度的$T \lesssim 5 \times 10^{4}\,\rm{K}$沿视线。未来对高红移（$z\lesssim 1$）TeV天体光谱的观测将有助于区分磁场和等离子体对IGM电磁级联的影响。

Blazar晕作为河外磁场和最大加速能量的探测器

Blazar halos as probe for extragalactic magnetic fields and maximal acceleration energy

耀变体的高能光子在数十千秒差距内与河外背景光子相互作用，引发电磁对级联。这种级联的带电成分被河外磁场（EGMF）偏转，导致即使在最初的点状源周围也会出现光晕。我们计算得到的二次高能量光子的强度分布的初始源谱和EGMF的强度上的不同假设，采用也字段中发现较早的约束模拟的结构形成，包括MHD过程。我们发现，像Mrk~180探针周围的耀变体的光环的观察一个有趣的范围内的EGMF强度和加速模型：特别是，耀变体的光环测试，如果在源处的光子能谱扩展超过\sim 100 TeV，以及如何各向异性这个高能量分量被发射。

Intergalactic $γ$-ray propagation: basic ideas, processes, and constraints

We review extragalactic $γ$-ray propagation models with emphasis on the electromagnetic (EM) cascade process in the magnetized expanding Universe. We consider cascades initiated by primary protons of ultra-high energy accelerated by blazars and show that the observable spectrum is similar to the universal spectrum of a purely EM cascade. We also present a detailed calculation of the observable angular distribution for the case of EM cascades developing from relatively nearby (<20 Mpc) sources. Finally, we calculate the point-like source differential sensitivity of a novel liquid Argon time pro…

河外小射电瓣的强子gamma-ray发射

Hadronic gamma-ray emission from extragalactic mini radio lobes

讨论了活动星系核中秒差距大小射电瓣的强子辐射。波瓣由冲击射流等离子体组成，预计将充满高能粒子。用蒙特卡罗模拟计算了包含光介子相互作用过程的波瓣光子谱。当初级电子的同步辐射较亮时，γ射线带的同步辐射自康普顿分量占主导地位。当主辐射不是很亮时，叶的强子辐射可以在γ射线带中占主导地位。质子同步加速分量出现在亚MeV波段。通过光介子级联产生的次级电子/正电子对辐射的同步辐射在GeV-TeV能量范围内出现。这些高能辐射特征为年轻活动星系核喷流中的质子加速提供了一个检验。

AGN尘埃环辐射场中的VHE Gamma-Ray诱导对级联：对Cen A的应用

VHE Gamma-Ray Induced Pair Cascades in the Radiation Fields of Dust Tori of AGN: Application to Cen A

越来越多的河外高能（HE，E > 100 MeV）和甚高能（VHE，E > 100 GeV）伽马射线源不属于耀变体，这表明VHE伽马射线的产生可能是大多数射电噪声较大的活动星系核（AGN）的共同特性。在以前的论文中，我们已经调查了康普顿支持的对级联VHE伽马射线吸收在单色辐射场，主要是从宽线区的Ly-alpha线发射发起的签名。本文研究了核VHE γ射线与环核尘埃环热红外辐射场的相互作用。我们的代码如下的空间发展的叶栅在全三维几何。我们提供了一个模型适合的宽带SED的尘埃丰富，伽玛射线响亮的射电星系Cen A，并表明，典型的耀变体射流参数可以用来模拟宽带SED，如果一个允许额外的级联贡献的费米伽玛射线发射。

等离子体束不稳定性对费米硬Gamma-ray Blazar统计和河外Gamma-Ray背景起源的影响

Implications of Plasma Beam Instabilities for the Statistics of the Fermi Hard Gamma-ray Blazars and the Origin of the Extragalactic Gamma-Ray Background

费米在限制伽玛射线明亮耀变体的光度函数和红移演化方面起了重要作用。这包括对河外伽玛射线背景（EGRB）的谱和各向异性的限制，附近费米活动星系核（AGN）的红移分布，以及log（N）-log（S）关系的构造。基于这些，有人认为，伽玛射线亮耀变体的演化必须远远低于其他活动星系核的戏剧性。然而，这种说法的关键是假设逆康普顿级联将超过TeV的发射重新处理到费米能量范围内，大大增强了观察到的极限的强度。在这里，我们证明，在没有这样一个过程，由于，例如，致命的等离子体束不稳定性的存在，抢占级联，人口TeV明亮的耀变体，类似于类星体的演变是一致的人口的硬伽马射线耀变体观察到费米。具体地说，我们表明，一个简单的模型的性质和光度函数是同时能够再现其log（N）-log（S）的关系，本地红移分布，并在没有任何自由参数的EGRB及其各向异性的贡献。尽管硬伽马射线耀变体的人口表现出强烈的红移演化的宇宙学历史的吸积到晕的其他示踪剂中观察到的图片的自然性是可取的，这为不存在逆康普顿级联和存在的束等离子体不稳定性提供了支持。

根据gamma-ray诱导级联的观测测量星系际磁场的相关长度

Measuring the correlation length of intergalactic magnetic fields from observations of gamma-ray induced cascades

上下文在星系际介质中，由甚高能γ射线（VHE）引发的电磁级联γ射线辐射的成像和定时特性依赖于星系际磁场（IGMF）的强度B和相关长度λB。目标。我们研究了用γ射线望远镜观测级联辐射同时测量B和λB的可能性。方法.对于每种测量方法，我们发现级联信号的两个特征，这两个特征在不同的组合中对IGMF B和λB值敏感。对于使用河外VHE γ射线源周围扩展发射观测进行IGMF测量的情况，两个特征是表面亮度轮廓的斜率和级联源的总体尺寸。对于来自时间延迟发射的IGMF测量的情况，这两个特征是级联发射光曲线的初始斜率和级联信号的总持续时间。结果我们发现，只要关联长度在10 kpc< λB <1 Mpc的范围内，测量级联诱导的扩展发射和/或光变曲线的斜率都可以潜在地提供IGMF关联长度的测量。对于超出这个范围的相关长度，伽马射线观测可以提供λB的上限或下限。这两种方法中的后一种方法在不久的将来有很大的希望，可以使用当前/下一代γ射线望远镜的测量值提供测量/约束。结论. IGMF相关长度的测量将提供对其起源的重要约束。特别是，它将能够区分银河风起源的IGMF和宇宙起源的IGMF。

级联光子作为UHECR中质子的检验

Cascade photons as test of protons in UHECR

费米LAT测量的高能$γ$射线谱的各向同性分量约束了UHECR的质子分量。最强的限制来自最高的$(580-820)$ GeV能量仓。对质子分量的另一个限制是由冰立方提供的对高能宇宙成因中微子通量的上限。我们研究了这些限制对源性质的影响，如源的演化和分布，它们的能谱和核的混合。我们还研究了各种费米LAT银河前景模型（模型B的限制较少），河外背景光模型的选择和整体正常化的能谱的限制的敏感性。我们认为，$γ$ -射线级联约束比中微子约束更强，而且无论多少质子模型都是可行的。这种模型的基本参数是相对大的$γ_g$和不是很大的$z_{\max}$。允许使用H $e^4$混合物也放宽了限制。然而，我们预见到，未来CTA测量的$γ$ -射线谱在$E_γ\simeq (600 - 800)$ GeV，以及解决更多的个人$γ$ -射线源，可能会排除质子主导的宇宙射线模型。

Fermi-LAT下的高能中微子

High-Energy Neutrinos in Light of Fermi-LAT

高能天体物理中微子的产生与强子伽马射线的发射密切相关。我将讨论最近的观测TeV PeV中微子的冰立方切伦科夫望远镜在伽马射线天文学的背景下。由于与宇宙辐射背景的相互作用，河外伽马射线天文学无法直接获得强子伽马射线的相应能量范围。然而，费米大面积望远镜（LAT）观测到的各向同性亚TeV伽马射线背景包含来自电磁级联产生的二次发射的间接信息，并限制了强子发射方案。另一方面，PeV伽马射线的观测将为银河系的辐射提供一个确凿的信号。在一般情况下，交叉相关的中微子发射与（扩展）银河系和河外伽马射线源将作为最敏感的探针，为未来的中微子源的识别。

Impact of Plasma Instability on Constraint of the Intergalactic Magnetic Field

A relativistic electron-positron pair beam can be produced in the interaction of TeV photons from a blazar with the extragalactic background light (EBL). The relativistic $e^{\pm}$ pairs would loss energy through inverse-Compton scattering (ICS) photons of cosmic microwave background (CMB) or plasma instabilities. The dominant energy-loss process is under debate. Based on the assumption that the dominant energy-loss process is ICS, the resulted cascade GeV radiation is usually used to constrain the intergalactic magnetic field (IGMF). Here, we include the energy-loss due to plasma oblique inst…

IceCube中河外TeV中微子泛滥的问题与展望

Problems and Prospects from a Flood of Extragalactic TeV Neutrinos in IceCube

IceCube测量到的中微子陡峭光谱从>1 PeV延伸到~10 TeV，其能流现在侵入费米各向同性GeV背景。我们研究了几个影响，从中微子生产的源能量学要求。我们展示了河外星系核的环境如何能够熄灭~10-100 TeV的伽马射线，并将其能量转换为X射线，以便在红外光度和磁场的合理条件下，费米背景不会被级联淹没。我们解决了各种方案，如加速的超大质量黑洞和强子的情况下，和观测，可能有助于阐明中微子的阴影起源。

发光TeV耀变体的宇宙学影响I：等离子体不稳定性对星系际磁场和河外Gamma-Ray背景的影响

The Cosmological Impact of Luminous TeV Blazars I: Implications of Plasma Instabilities for the Intergalactic Magnetic Field and Extragalactic Gamma-Ray Background

由高能伽马射线（E>100 GeV）引发的逆康普顿级联增强了明亮的河外TeV源的GeV辐射。明亮的TeV耀变体没有这种辐射被用来限制星系际磁场（IGMF），费米对未解决的河外伽马射线背景（EGRB）的严格限制被用来反对大量的高红移天体。然而，这些都是基于这样一个假设，即逆康普顿散射是由高能伽马射线在河外背景光子上湮灭产生的超相对论对的主要能量损失机制。在这里，我们表明，对于足够明亮的TeV源（各向同性等效亮度>10^{42} erg/s）等离子体束不稳定性，特别是“斜”不稳定性，提出了一个合理的机制，这些对的能量可以被耗散局部，加热星系际介质。由于这些不稳定性通常在与逆康普顿冷却速率相比较短的时间尺度上增长，因此它们必然抑制逆康普顿级联。因此，这对限制IGMF的努力造成了严重的限制，因为TeV源中缺乏可辨别的GeV隆起。同样地，它也大大削弱了耀变体演化的费米极限。具体来说，我们构建了TeV耀变体的光度函数从目前观察到的对象，并发现它是很好地描述了类星体的光度函数在z~0.1，转移到较低的光度和数密度，这表明这两类源是由类似的过程进行调节。将这种关系扩展到更高的红移，我们表明，EGRB的大小和形状以上~10 GeV的自然再现与这个特殊的例子，一个快速发展的TeV耀变体光度函数。

用弥散Gamma-ray辐射约束遥远宇宙中超高能宇宙射线的发射

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。

Bethe-Heitler级联作为遥远TeV耀变体硬光谱的合理起源

Bethe-Heitler cascades as a plausible origin of hard spectra in distant TeV blazars

上下文遥远TeV耀变体的甚高能（VHE）$γ$射线测量可以很好地解释由超高能宇宙射线引起的TeV谱。目的。我们开发了一个模型，在遥远的TeV耀变体的硬光谱的一个合理的起源。方法.在该模型中，遥远TeV耀变体中的TeV辐射主要由两个混合分量组成。第一个是相对论电子对同步辐射光子（SSC）的逆康普顿散射产生的光子能量约为1 TeV的内部分量，并对河外背景光吸收进行了修正;第二个是高能质子在星系际空间传播产生的级联辐射产生的光子能量大于1 TeV的外部分量。结果假设合适的模型参数，我们将该模型应用到遥远的TeV耀变体1 ES 0229+200的观测光谱。我们的结果表明：1）观察到的1 ES 0229+200的光谱特性，特别是观察到的光谱的TeV $γ$射线尾，2）预期的TeV $γ$射线谱（光子能量为$>$ 1 TeV，1 ES 0229+200）应与切伦科夫望远镜阵列（CTA）的50小时灵敏度目标相当和大型高空空气簇射观测站（LHAASO）一年观测的微分灵敏度曲线。结论.我们认为，强有力的证据贝特-海特勒级联沿视线的硬光谱在遥远的TeV耀变体的一个合理的起源，可以从VHE观测CTA，LHAASO，HAWC，和HiSCORE。

等离子体不稳定性对遥远耀变体电磁级联传播的影响

Influence of plasma instabilities on the propagation of electromagnetic cascades from distant blazars

本文通过CRPropa参数化模拟，研究等离子体不稳定性对耀变体电磁级联能谱的影响，发现特定参数（λ₀≈100 kpc，α≈0）可解释1ES 0229+200的GeV光子通量抑制。

用下一代切伦科夫望远镜探测扩展的gamma-ray发射

Detecting extended gamma-ray emission with the next generation Cherenkov telescopes

来自耀变体的甚高能量（VHE $>$ 100 GeV）伽马射线在与河外背景光（EBL）和宇宙微波背景相互作用时可以产生成对的伽马射线，从而产生电磁级联。取决于星系际磁场（IGMF）强度，该级联可能导致源（晕圈）周围的光子的扩展的各向同性发射，或者导致发射光束的加宽。这些影响的检测可能会导致重要的约束IGMF强度和EBL密度，在宇宙学模型中的重要相关的数量。使用Monte Carlo程序，我们模拟了不同值的IGMF强度的电磁级联，来自类似于1ES 0229 +200的源，一个在红移$z=0.14$，这是一个理想的距离可能观察到的效果与硬本征光谱的耀变体。我们研究了一个通用的未来切伦科夫望远镜的灵敏度，有效面积和角分辨率的简化模型的可能响应。最后，结合这些仪器的特性，我们计算了光子的角分布，并开发了一种方法来测试在不久的将来检测效果的统计可行性。

Ultrahigh-energy cosmic ray interactions as the origin of very high energy $γ-$rays from BL Lacs

We explain the observed multiwavelength photon spectrum of a number of BL Lac objects detected at very high energy (VHE, $E \gtrsim 30$ GeV), using a lepto-hadronic emission model. The one-zone leptonic emission is employed to fit the synchrotron peak. Subsequently, the SSC spectrum is calculated, such that it extends up to the highest energy possible for the jet parameters considered. The data points beyond this energy, and also in the entire VHE range are well explained using a hadronic emission model. The ultrahigh-energy cosmic rays (UHECRs, $E\gtrsim 0.1$ EeV) escaping from the source int…

星系际介质中Gamma-ray感应级联和磁场

Gamma-ray induced cascades and magnetic fields in intergalactic medium

利用蒙特卡罗模拟方法研究了多TeV γ射线与宇宙学红外/光子背景相互作用在星系际介质中引发的三维电磁级联。级联中的次级电子在被宇宙微波背景辐射光子散射之前被星系际磁场偏转。这导致了在银河系外极高能伽马射线源周围的多GeV和TeV能量的0.1-10度尺度的辐射。一般来说，扩展发射的形态取决于星系际介质中磁场的性质。利用Monte-Carlo模拟数据，我们证明了扩展源的尺寸随能量的增加而减小，如果存在于大尺度结构的空洞中，则可以测量到幅度在<1 e-16 G到1 e-12 G范围内的弱磁场。

1 ES 0229+200的费米/LAT观测：河外磁场和背景光的意义

Fermi/LAT observations of 1ES 0229+200: implications for extragalactic magnetic fields and background light

本文报道了Blazar 1 ES 0229+200在GeV波段的观测结果，该天体近年来已成为限制河外背景光（EBL）和河外磁场（EGMF）的主要光源之一。我们从结合费米-HESS数据集考虑到源谱的直接和级联分量，推导出对EBL和EGMF的约束。我们表明，EBL的限制取决于EGMF的强度，反之亦然。特别是，如果EGMF足够强，则允许EBL密度为Franceschini等人（2008）推导的密度的两倍。另一方面，如果EBL密度处于直接源计数的下限水平，则允许EGMF强度低至6 × 10 ^-18 G。我们提出了结合EBL和EGMF的限制作为排除图在二维参数空间：EGMF强度与EBL密度。

TeV Blazar级联辐射的时间延迟和星系际磁场的测量

Time Delay of Cascade Radiation for TeV Blazars and the Measurement of the Intergalactic Magnetic Field

最近关于星系际磁场（IGMF）的强度B_IGMF>~ 1 e-15 G的说法是基于对被河外背景光吸收的耀变体TeV光子在GeV波段产生的预期级联通量的上限。这个极限取决于一个假设，即当IGMF相干长度约为1 Mpc时，平均耀变体TeV通量在> 2（B_ IGMF/1 e-18 G）^2 /（E/{10 GeV}）^2 yr的时间尺度上保持恒定，其中E是测量到的光子能量。将1 ES 0229+200的TeV活动限制在3 - 4年的观测时间内，可以得到一个更稳定的BIGMF下限> 1 e-18 G，如果1 ES 0229+200的本征源通量大于5 - 10 TeV，则BIGMF下限可以大一个数量级。

EleCa：超高能河外光子传播的蒙特卡罗程序

EleCa: a Monte Carlo code for the propagation of extragalactic photons at ultra-high energy

超高能光子作为超高能宇宙射线产生光π介子机制的独立探针，发挥着重要的作用。他们的观测，或不观测，可能会限制天体物理的UHECRs的起源的情况下，并帮助理解的性质，在能量超过10 $^{19.5}$ eV的几个实验观察到的通量抑制。而10 $^{17}$ eV以上的UHE光子的相互作用长度仅为几百kpc到几十Mpc，光子可以与河外背景辐射相互作用，导致电磁级联的发展，影响在地球上观测到的光子通量。目前的实验结果的解释依赖于UHE光子传输的模拟。在这篇文章中，我们提出了新的Monte Carlo程序“EleCa”来模拟由高能光子和电子引发的\emph{Ele}电磁\emph{Ca}散射。在此范围内，我们期望观察UHE光子的距离进行了讨论，并在几个天体物理方案的GZK光子在地球上的流量进行了研究。

Blazar/EBL级联中真实电子对分布的静电不稳定性

The electrostatic instability for realistic pair distributions in blazar/EBL cascades

本文用线性分析和PIC模拟的方法重新研究了耀变体生对光束通过IGM时的静电不稳定性。我们研究了高能γ射线与河外背景光相互作用对的实际分布函数的影响。我们提出了分析和数值计算的线性增长率的不稳定性的任意方向的波矢量。我们的研究结果明确表明，有限的角度扩展的光束显着地影响波的增长率，导致最快的增长波矢量准平行于光束方向和增长率在斜向方向，这是只有2-4倍的最大值相比，更小。为了研究非线性束弛豫，我们进行了PIC模拟，考虑到一个现实的宽能量分布的束粒子。模拟的束等离子体系统的参数提供了一个足够的物理图片，可以外推到现实的耀变体诱导对。在我们的模拟中，光束仅损失其能量的1%，并且我们分析估计光束将在大约$100$模拟时间内损失其总能量。分析缩放，然后使用外推到现实的耀变体诱导对光束的参数。我们发现，他们可以消耗他们的能量略快的静电不稳定性比通过逆康普顿散射。产生的不确定性，例如，原始伽马射线光谱的细节太大，无法对单个耀变体做出确切的说明，需要根据其具体特性进行分析。

天体源中线性电磁级联的通用研究

A generalized study of linear electromagnetic cascades in astrophysical sources

研究天体源中伽马射线与周围光子相互作用产生的电磁级联，探讨同步辐射主导条件下的通用光谱形成机制及出现条件。

两个IceCube PeV中微子对中微子洛仑兹不变性破坏的严格约束

Stringent constraint on neutrino Lorentz-invariance violation from the two IceCube PeV neutrinos

有人推测，洛伦兹不变性破坏（LIV）可能是由量子引力（QG）效应产生的。因此，粒子可能不会以光速的普适速度传播。特别是，超光速的河外中微子会通过电子-正电子对（nu -> nu e+ e-）的碰撞迅速失去能量，将它们的初始能量衰减到电磁级联中，这一数字受到费米-LAT数据的限制。我们发现，冰立方最近探测到的两个能量约为1 PeV的级联中微子事件--如果归因于河外扩散事件，看起来很可能--可以在中微子扇区中对LIV施加最强的束缚，即delta =（v^2-1）< O（10^（-18）），对应于线性（二次）LIV的QG标度M_QG ~ 10 ^5 M_Pl（M_QG >~ 10^（-4）M_Pl），至少对于诱导超光速中微子效应（delta > 0）的模型是这样。

重新评估长伽马射线暴（GRB）高能余辉对GRB 221009A后各向同性伽马射线背景（IGRB）的贡献

Reassessing the contribution of long-GRB high-energy afterglows to the isotropic gamma-ray background after GRB 221009A

该研究更新长伽马射线暴对费米-LAT观测的各向同性伽马射线背景贡献的估计，发现GRB 221009A的多TeV余辉未使长GRB成为IGRB的重要来源。

关于超高能宇宙射线及其合成γ射线

On ultra high energy cosmic rays and their resultant gamma rays

费米大面积望远镜（Fermi LAT）合作最近报告了对$100\mbox{MeV}$和$820\mbox{GeV}$之间各向同性河外伽马射线背景（EGRB）光谱的50个月测量。超高能宇宙射线（UHECR）质子与宇宙微波背景（CMB）光子相互作用，并产生能量为$10\mbox{MeV}\mbox{-}1\mbox{TeV}$的级联光子，这些光子对EGRB通量有贡献。我们研究了七种可能的演化模型UHECR，并发现UHECR源，恒星形成率（SFR），中低光度活动星系核类型-1（$L = 10^{43.5}\mbox{erg sec}^{-1}$在$[0.5\mbox{-}2]\mbox{KeV}$带），BL Lacertae对象（BL Lacs）的演变是最可接受的所观察到的EGRB所施加的限制。其他可能性产生过多的二次$γ$辐射。在所有情况下，衰变的暗物质的贡献都改善了高能时的拟合，但尚未解决的耀变体的贡献（它将使衰变的暗物质的作用最小）可能还提供了另一种改进。正如Ajello等人（2015）最近声称的那样，整个EGRB都可以安装可分辨但尚未分辨的耀变体的可能性，将在EGRB中留下很少的空间来容纳来自河外UHECR生产的$γ$ -射线，即使对于许多源演化速率，否则是可以接受的。我们发现，在假设的UHECR主要是质子，有没有足够的空间产生河外UHECR与AGN，GRB，甚至SFR源演化。另…

寻找KM3-230213A中微子源的γ射线级联

Looking for the γ-Ray Cascades of the KM3-230213A Neutrino Source

针对KM3-230213A中微子事件与IceCube观测限制的矛盾，研究者模拟其对应源的γ射线级联信号并开展天区搜寻，未发现匹配的Fermi-LAT源，同时给出了源红移与星系际磁场的联合限制。

费米时代河外背景光的极限

Limits on the extragalactic background light in the Fermi era

来自宇宙源的甚高能量（VHE，energy $E \gtrsim 100$ \，GeV）γ射线由于与河外背景光（EBL）中紫外到红外波段的光子相互作用而衰减。因此，EBL在这些物体的观测能谱上留下了印记。在过去的四年里，用成像大气切伦科夫望远镜（IACT），如MAGIC，H.E.S.S.，而真理，则翻了一番。此外，\emph{Fermi}卫星的测量使人们对GeV能量源的本征光谱有了新的认识。本文通过考虑在此背景下使用过的最广泛的VHE源样本来推导EBL强度的上限。这是通过构造大量的一般EBL形状并将来自\emph{Fermi}和IACT的谱信息与关于高和非常高γ射线能量下的源物理的最小假设结合在一起来实现的。解释了EBL随红移的演化，探讨了形成电磁级联的可能性及其对上限的影响。$z=0$处的EBL密度被限制在0.4 μ m和100 μm之间的宽波长范围内。在光学波长处，在8 μm和31 μm之间，EBL密度被限制为低于24 nW，m $^{-2}$，sr $^{-1}$和低于5 nW，m $^{-2}$，sr $^{-1}$。