Spectra of Cosmic Ray Sodium and Aluminum and Unexpected Aluminum Excess
自发射以来，阿尔法磁谱仪-02（AMS-02）对宇宙射线（CR）种类、$\bar{p}$、$e^{\pm}$和原子核（H-Si、Fe）的光谱进行了高质量的测量，取得了一些突破。AMS-02的最新结果是测量了CR钠和铝的光谱，最高可达$\sim$ 2 TV。由于它们在太阳系中的丰度较低，每种元素的很大一部分都是由较重的物质碎片产生的，主要是Ne，Mg和Si。在本文中，我们使用AMS-02对钠和铝光谱的精确测量，结合ACE-CRIS和Voyager 1数据来测试它们的起源。我们表明，钠光谱与GalProp-HelMod框架的预测一致，而铝光谱显示出显着过剩的刚性范围从2-7 GV。在这种情况下，我们讨论了其他低能量过剩的起源，在Li，F和Fe发现较早。观察到的Li、F和Al的过量似乎与本地沃尔夫-拉叶（WR）星假说一致，该假说被用来重现CR中异常的$^{22}$ Ne/ $^{20}$ Ne、$^{12}$ C/ $^{16}$ O和$^{58}$ Fe/ $^{56}$ Fe比值，而Fe的过量可能与太阳附近过去的SN活动有关。我们还提供了更新的本地星际光谱（LIS）的钠和铝的刚度范围从几MV $\sim$ 2电视。我们的计算采用自洽GalProp-HelMod框架，已被证明是一个可靠的工具，在推导LIS的CR $\bar{p}$，$e^{-}$，和核$Z\le28$。
2022-05-16 astro-ph.HE
The HelMod Model in the Works for Inner and Outer Heliosphere: from AMS to Voyager Probes Observations
HelMod是一个蒙特卡罗程序，用于描述银河宇宙射线（GCR）通过日光层从星际空间到地球的传输。在当前的HelMod第4版中，基于帕克方程的调制过程被应用于GCR在内和外日光层中的传播，即，包括日鞘HelMod被证明能再现由PAMELA、BESS和AMS-02等探测器在太阳活动周23-24期间观测到的质子、原子核和电子宇宙射线谱。特别是，AMS-02观测的空前准确性使人们能够更好地调整关于HelMod中实施的太阳调制机制的描述。此外，HelMod被证明能够再现旅行者探测器在日光层内部和外部区域直到其边界所观察到的uxes。
2019-03-18 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
GALPROP: modeling cosmic ray propagation and associated interstellar emissions
现代物理学和天体物理学许多领域的研究，例如，对暗物质、SNR冲击中的粒子加速以及河外伽马射线背景的光谱和起源的间接搜索，在很大程度上依赖于对宇宙射线和相关扩散辐射的研究。探索这些未决问题的新的或改进的工具已经准备就绪或正在开发中。一个由地面、气球和航天器仪器组成的舰队测量了许多CR物质、伽马射线、无线电和同步辐射。要最充分地利用科学飞行任务收集的数据，就需要使用数值模型进行可靠和详细的计算。GALPROP是目前最先进的数值CR传播代码，已成为CR和扩散伽马射线研究的标准分析工具。它使用天体物理信息，核和粒子数据作为输入，以自洽地预测CR，伽马射线，同步辐射和其他观测数据。本文综述了GALPROP的最新进展和结果。
2011-05-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Rays Propagation with HelMod: Difference between forward-in-time and backward-in-time approaches
日球层内的宇宙射线调制可以用帕克在1965年提出的输运方程很好地描述。为了求解这个方程，过去遵循了几种方法。最近，蒙特卡罗方法由于其相对于其他数值方法的优点而得到了广泛的应用。在蒙特卡罗方法中，输运方程与一组完全等价的随机微分方程相关联。这个集合用于描述准粒子从源的随机路径，例如，星际介质，到特定目标，例如，地球上的探测器在这项工作中，我们提出了时间向前和时间向后的蒙特卡罗解。我们提出了一个实现的框架中的HelMod代码表明，这两种方法之间的差异是低于5\%，可以引用的方法本身的系统不确定性。
2015-08-13 astro-ph.HE physics.space-ph
New local interstellar spectra for protons, Helium and Carbon derived from PAMELA and Voyager 1 observations
随着旅行者1号宇宙飞船在日光层的主要调制影响之外进行的宇宙射线观测，最终有可能将计算的银河系光谱与较低能量的实验数据进行比较。通过银河系传播模型计算的质子、氦和碳原子核的光谱现在可以与旅行者1号的低能观测和地球上PAMELA空间探测器的高能观测进行比较。我们开始重现旅行者1号在6 MeV/nuc到60 MeV/nuc能量范围内的观测，以及50 GeV/nuc以上的PAMELA光谱，使用GALPROP代码，类似于我们以前对旅行者1号电子的研究。通过改变银河系扩散参数的GALPROP平原扩散模型，特别是刚性的空间扩散的依赖，然后包括再加速，我们计算光谱同时为银河系质子，氦和Carbon.We提出了新的本地星际光谱，与表达式的能量范围为3 MeV/nuc到100 GeV/nuc，这应该是太阳调制建模的价值。
2015-12-15 astro-ph.HE
The GALPROP Cosmic-ray Propagation and Non-thermal Emissions Framework: Release v57
过去十年中，由于发射到空间并在地面上建造的新仪器，宇宙射线天体物理学和多波长天文学取得了令人印象深刻的进展。这些仪器采用的现代技术提供了无与伦比的精确度，使人们能够搜索暗物质和新物理学的微妙特征。了解天体物理背景，以更好的精度比观测数据是至关重要的移动到这个新的领域。称为GALPROP的最先进的CR传播代码旨在解决这一挑战。经过25年的发展，GALPROP框架已经成为CR天体物理学、漫射光子发射（无线电到伽马射线）和寻找新物理学的事实标准。GALPROP使用来自天文学、粒子物理学和核物理学的信息，自洽地预测CR及其相关排放，提供了一个统一的建模框架。其物理有效性的范围涵盖了18个数量级的能量，从sub-keV到PeV的粒子能量和从micro-eV到PeV的光子能量。该框架和数据集是公开的，被许多实验合作和全球数千名研究人员广泛用于解释他们的数据和进行预测。本文详细介绍了最新发布的GALPROP框架和更新的横截面，进一步发展了最初用于星际介质模型的辅助数据集，这些数据集已发展成为对银河系结构-气体、尘埃、辐射和磁场分布-的独立研究，并扩大了其建模能力。还描述了该发行版中包含的示例应用程序，说明了新功能的使用。
2022-09-06 astro-ph.HE
Power requirements for cosmic ray propagation models involving diffusive reacceleration; estimates and implications for the damping of interstellar turbulence
我们定量估计的功率提供给银河系宇宙射线人口的二阶费米加速在星际介质，或因为它通常被称为在宇宙射线传播的研究，扩散再加速。使用最近的结果，从旅行者任务的本地星际光谱，我们表明，对于参数值，特别是阿尔文速度，通常用于传播代码，如Galprop，以适应B/C比，由扩散再加速贡献的功率是显着的，可以是总银河宇宙射线功率的50%。星际湍流阻尼的影响进行了简要的考虑。
2016-10-08 astro-ph.HE
The Steady-State Multi-TeV Diffuse Gamma-Ray Emission Predicted with GALPROP and Prospects for the Cherenkov Telescope Array
宇宙射线与星际介质中的漫射气体、辐射和磁场相互作用产生电磁辐射，是全天宽波段通量的重要组成部分。费米大天区望远镜（LAT）已经测量到了这些具有高统计数据的GeV $γ$射线能量的辐射。与此同时，高能立体系统（H.E.S.S.）望远镜阵列观测到了TeV $γ$射线能量范围内的大尺度银河系漫发射。在GeV和TeV能量下观测到的辐射是由源注入的CR粒子的共同起源连接起来的，但是混合物与一般ISM（真正的“扩散”）、从源附近相对较近的星际空间发出的辐射以及源本身的能量依赖性还没有得到很好的理解。在本文中，我们调查预测的宽带排放使用GALPROP代码在一个网格的稳态三维模型，其中包括CR源的变化，和其他ISM目标分布。我们特别比较了VHE（$\geq$ 100 GeV）$γ$射线范围内的模型预测与H.E.S.S.仔细减去编目的$γ$射线源的辐射后的银河平面巡天（HGPS）。考虑到未解决的源贡献，和系统的不确定性的HGPS，我们发现，GALPROP模型的预测同意较低的估计HGPS源扣除扩散通量。我们讨论的影响，从下一代切伦科夫望远镜阵列（CTA）的数据解释的建模结果。
2022-11-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
From Observations near the Earth to the Local Interstellar Spectra
宇宙射线（CR）从其源到观测者的传播在高能时主要被描述为普通扩散，而在低能时，在星际空间和日光层中都涉及其他物理过程。直到最近，后者一直是一个相当不确定的问题。新的数据获得的几个CR任务可以用来和本地星际光谱（LIS）的CR物种，这将显着减少与日光层传播的不确定性。在本文中，我们提出了CR质子和氦的LIS外的日球边界。建议的LIS进行调整，以适应这两个，低能量CR光谱测量的旅行者1号，和高能量观测公开发布的BESS，帕梅拉，AMS-01和AMS-02。质子和氦LIS是通过结合银河系中的CR传播（如GALPROP所述）与使用HelMod Monte Carlo工具计算的日光层调制而得出的。建议的LIS进行调整，以再现调制的光谱，高和低，太阳活动的水平。
2016-12-29 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
Attenuation of LHAASO PeVatrons by Interstellar Radiation Field and Cosmic Microwave Background Radiation
本文利用 galprop 星际辐射场模型，定量计算了 LHAASO 首批 PeVatron 源及银河系微类星体的高能伽马射线吸收效应，发现部分源在 100 TeV 处吸收达 30%、3 PeV 处达 80%，为修正源区真实谱形和区分加速辐射机制提供依据。
2024-08-31 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
A Hint of a Low-Energy Excess in Cosmic-Ray Fluorine
阿尔法磁谱仪-02（AMS-02）自发射以来，对宇宙射线（CR）种类、$\bar{p}$、$e^{\pm}$和原子核（H-O、Ne、Mg、Si、Fe）的谱进行了高质量的测量，取得了一些突破。AMS-02的最新结果是测量了高达$\sim$ 2 TV的CR氟光谱。由于其在太阳系中的丰度非常低，CRs中的氟被认为主要是次生的，产生于较重物质的碎片，主要是Ne，Mg和Si。与广泛用于研究CR物种起源和传播的最佳测量的次级与初级硼与碳核的比率类似，精确的氟数据将允许独立研究Si族核的起源。同时，由于缺乏准确的CR数据，CR氟的二次来源从未在较宽的能量范围内进行过测试。在本文中，我们使用AMS-02首次精确测量的氟光谱，以及ACE-CRIS和旅行者1号数据来实际测试这一范例。我们的详细建模显示，氟光谱中低于10 GV的过量可能暗示了主要的氟成分。我们还提供了一个更新的本地星际光谱（LIS）的刚度范围从几MV到$\sim$ 2电视的氟。我们的计算采用自洽GalProp-HelMod框架，已被证明是一个可靠的工具，在推导LIS的CR $\bar{p}$，$e^{-}$，和核$Z\le28$。
2021-10-12 astro-ph.HE
Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data
我们设置保守的约束衰变暗物质粒子的质量跨越一个非常广泛的范围（$10^4-10^{16}$ GeV）。为此，我们使用宇宙射线（CR）质子/反质子，电子/正电子，中微子/反中微子和伽马射线的多信使观测。针对衰变到$\bar{b}b$通道的情况，利用Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi方程组和$\texttt{Pythia}$程序包，模拟了暗物质产额的光谱.然后，我们传播的CR的暗物质起源到地球，通过使用国家的最先进的数值框架$\texttt{CRPropa}$，$\texttt{GALPROP}$和$\texttt{HelMod}$的CR输运方程的解决方案在河外，银河系和日光层，分别。保守的限制是通过要求地球上预测的暗物质光谱小于观测到的CR光谱来获得的。总的来说，我们排除暗物质寿命的$10^{28}$ s或更短的所有群众调查这项工作。对于质量在$10^{11}-10^{14}$ GeV范围内的非常重的暗物质粒子，最严格的约束达到$10^{30}$ s。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A discovery of a low-energy excess in cosmic-ray iron: an evidence of the past supernova activity in the Local Bubble
阿尔法磁谱仪- 02（AMS-02）自发射以来，对宇宙射线（CR）种类（$\bar{p}$、$e^{\pm}$）和原子核（$_1$ H- $_8$ O、$_{10}$ Ne、$_{12}$ Mg、$_{14}$ Si）的光谱进行了高质量的测量，并取得了若干突破。最新的期待已久的惊喜之一是AMS-02刚刚公布的$_{26}$ Fe的光谱。由于大的碎裂截面和大的电离能损失，大多数低能量的CR铁是本地的，并且可能具有与太阳附近相对较新的超新星（SN）活动相关的一些特征。我们对新的铁光谱以及旅行者1号和ACE-CRIS数据的分析揭示了铁光谱和Fe/He，Fe/O和Fe/Si比值在1-2 GV处的意外碰撞，而He，O，Si的光谱及其比值中没有类似的特征，暗示了低能CR的本地来源。所发现的过量与最近在陆地和月球样品以及CR中发现的放射性$^{60}$ Fe矿床非常吻合。我们提供了一个更新的本地星际光谱（LIS）的铁的能量范围从1 MeV的核子$^{-1}$ $\sim$ 10 TeV的核子$^{-1}$。我们的计算采用GalProp-HelMod框架，该框架被证明是推导CR $\bar{p}$、$e^{-}$和细胞核$Z\le28$ LIS的可靠工具。
2021-03-23 astro-ph.HE
New very local interstellar spectra for electrons, positrons, protons and light cosmic ray nuclei
由于日光层中太阳的调制作用，在地球上某些能量以下的银河系宇宙射线（CR's）的局部星际谱（LIS's）不能直接观测到。随着旅行者1号在2012年穿越日球顶，低于100 MeV/nuc的原位实验LIS数据现在可以限制计算的银河CR光谱。使用星系传播模型，星系电子，质子和轻核光谱可以计算，现在更可靠的非常LIS的。利用旅行者1号在日球顶以外的观测结果，以及PAMELA实验在地球轨道上对2009年太阳活动极小期的观测结果，作为实验约束条件，我们通过实施GALPROP代码同时再现了CR电子，质子，氦和碳的观测结果。低于约30 GeV/nuc太阳调制有显着的效果和一个全面的三维（3D）数值调制模型被用来比较计算的光谱与观测到的PAMELA光谱可能在这些能量。随后，可以在尽可能宽的能量范围内比较计算出的LIS。同时计算CR光谱与一个单一的传播模型允许LIS的正电子，硼和氧也被推断。最全面的银河系传播模型（GALPROP）的实现，以及一个复杂的太阳调制模型来计算CR光谱，以便在很宽的能量范围内与旅行者1号和PAMELA观测进行比较，使我们能够提出新的自洽的非常LIS（和表达式），用于能量范围为3 MeV/nuc至100 GeV/nuc的电子、正电子、质子、氦、碳、硼和氧。
2019-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
On the Temporal Variability of the Galactic Multi-TeV Interstellar Emissions
本文使用GALPROP框架建模银河系宇宙射线分布及非热扩散发射，发现离散/时间依赖的CR源模型可解释LHAASO VHE/UHE γ射线数据，其变异性是构建精确物理模型的关键因素。
2025-01-27 astro-ph.HE
Spectra of He isotopes and the $^3$He/$^4$He ratio
基于AMS-02和旅行者1号数据，研究氦同位素谱及$^3$He/$^4$He比值，发现高能$^3$He过量，可能源于初级$^3$He或传播参数变化，并更新了2-40 GV的LIS。
2025-02-03 astro-ph.HE
Diffuse emission measurement with INTEGRAL/SPI as indirect probe of cosmic-ray electrons and positrons
利用INTEGRAL天文台的数据，在理解银河系弥散硬X射线连续辐射方面取得了重大进展。用INTEGRAL/SPI光谱仪观测到的弥散硬幂律分量与相对论电子在宇宙微波背景和银河系星际辐射场上的逆康普顿辐射一致。在本分析中，使用2003年至2009年的SPI数据（总曝光时间约为10^8 s）来推导20 keV至2.4 MeV之间的银河脊硬X射线空间分布和光谱。两者都与GALPROP代码的预测一致。从千电子伏到千兆电子伏能量的测量和预测的排放之间的良好协议表明，正确的生产机制已经确定。我们讨论了潜在的SPI数据提供一个间接的探测星际宇宙射线电子分布，特别是能量低于几个GeV。
2011-07-01 astro-ph.HE
Galactic Centre as an efficient source of cosmic rays
自费米泡和伽玛射线辐射的发现以来，银河系中心的研究受到越来越多的关注，人们试图了解它在初级宇宙射线（CR）的起源和加速中的作用。基于扩散/再加速模型，利用GALPROP软件求解了宇宙射线的扩散方程，并根据银河系中心几个能量源与产生的GeV-TeV扩散γ射线之间的关系，将计算结果与CR谱进行了比较。计算了银河系中心的宇宙线分布和γ射线通量，并探讨了它对地球观测到的宇宙射线谱和化学成分的贡献。我们还讨论了不同的星际气体模型的核相互作用的影响。
2020-06-03 astro-ph.HE
Voyager 1 Data Reveals Signatures of the Local Gas and Cosmic-Ray Source Distributions
Stanford University（斯坦福大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Iceland（冰岛大学）
研究通过GALPROP代码分析本地星际介质对宇宙射线谱的影响，发现太阳系附近无显著宇宙射线源，表明低能宇宙射线通量主要来自更远距离，支持Boron在低能谱中占比显著的结论。
2026-03-25 astro-ph.HE
Secondary Production as the Origin for the Cosmic Ray Positron Excess
阿尔法磁谱仪已经发布了宇宙射线的高精度数据，并证实了相对于星际介质中宇宙射线相互作用的预期，正电子过量。一个令人兴奋的和众所周知的可能性过剩是生产的电子-正电子对的湮灭暗物质粒子在晕的银河系。基于2000年SMILI实验结果和其他天体物理观测结果，我们构建了一个新的宇宙射线传播的设想，其中正电子过剩是由于次级产生。从一个简单的启发式的角度来看，该方案进行了研究，并在使用GALPROP的扩散再加速模型的约束。每种方法的结论彼此一致，表明该方案与观测到的正电子通量一致，而不需要任何暗物质或其他外来的生产机制。
2016-01-05 astro-ph.HE
Bayesian analysis of cosmic-ray propagation: evidence against homogeneous diffusion
我们提出了有史以来最完整的扫描宇宙射线（CR）注入和传播的参数空间的结果。我们执行贝叶斯搜索的主要GALPROP参数，使用MultiNest嵌套采样算法，增强BAMBI神经网络机器学习包。这是第一次将低质量同位素（$p$，$\bar p$和He）从常见的轻元素（Be，B，C，N，O）中分离出来的研究。我们发现，最适合$p$，$\bar p$，他的数据的传播参数是显着不同的那些适合轻元素，包括B/C和$^{10}$ Be/ $^9$ Be的次级到初级的比率通常用于校准传播参数。这表明每一组物种都在探测一种非常不同的星际介质，而使用B/C校准传播参数的标准方法可能会导致错误的结果。我们提出了后验分布和最佳拟合参数的两套核的传播，以及从H到Si的元素注入丰度。具有这些新参数的输入GALDEF文件将包含在即将发布的公共GALPROP更新中。
2016-04-12 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
Global cosmic-ray related luminosity and energy budget of the Milky Way
我们使用GALPROP宇宙线传播程序计算了银河系在星际介质中与宇宙线传播和相互作用有关的宽波段光度谱。这包括中性π介子的产生和随后的衰变、韧致辐射、逆康普顿散射和同步辐射产生的伽马射线辐射。我们发现银河系几乎是一个CR电子量热计，但如果考虑γ射线发射过程，则仅为{ \it}。单独的同步辐射仅占总电子能量损失的三分之一，而二次CR电子和正电子占总同步辐射的约10-20%。我们从模型中发现的远红外和射电光度之间的关系与一般星系的关系是一致的。这些结果将有助于理解“正常”（非活动星系核为主）星系中射电通过伽马射线的漫射发射之间的联系，以及估计这些星系的宽波段河外漫射背景。
2010-08-25 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
Galactic synchrotron emission with cosmic ray propagation models
宇宙线轻子在星际磁场（B场）中回旋产生射电同步辐射。B场、CR电子分布和传播的细节仍然不确定。我们目前的发展，我们的银河系无线电发射的GALPROP代码建模。它现在包括无线电极化、吸收和自由-自由发射的计算。在CR传输物理模型的背景下，研究了同步辐射的总辐射和偏振辐射。预测与无线电数据从22 MHz到2.3 GHz，威尔金森微波各向异性探测器数据在23 GHz。介绍了不同CR分布、传播晕大小和CR传播模型对同步辐射模拟的空间和光谱效应。我们发现，所有的天空总强度和偏振地图合理地再现包括各向异性的B-场，具有可比的强度旋转措施所定义的定期。晕的大小为10千秒差距，这是大于通常假设，是有利的。这一工作为进一步利用普朗克卫星研究前景辐射和利用费米大天区望远镜研究星际γ射线辐射提供了基础。
2013-11-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Revisit cosmic ray propagation by using $^{1}$H, $^{2}$H, $^{3}$He and $^{4}$He
次级与初级比是研究宇宙线传播机制的独特工具。本文利用PAMELA最新测量的氘氦比和氦3氦4比数据，结合PAMELA和Voyager-1测量的Z $\leq$ 2初级通量数据，对宇宙线加速和传播模型进行约束。通过将统计工具与GALPROP传播包连接来进行分析。为了更好地拟合调制和未调制的低能宇宙线数据，我们发现，时间，电荷和刚度依赖的太阳调制模型优于力场近似。在所有研究的宇宙线传播模型中，扩散-再加速-对流模型得到了贝叶斯证据的有力支持。估计的扩散斜率$δ$的稳健性通过另一个低质量的次级与初级比率（即反质子与质子比率）进行交叉检查。结果表明，扩散-再加速-对流模型与高能反质子-质子比能很好地吻合。这表明$δ$的估计值是可靠的。井约束$δ$从“最好的”模型被发现是接近1/3，推断Kolmogorov型星际磁湍流。
2018-12-21 astro-ph.HE
Data-driven modeling of Galactic diffuse emission with multi-wavelength observations
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；Department of Physics, University of Johannesburg（约翰内斯堡大学物理系）
利用多频射电和伽马射线数据，通过监督机器学习构建非线性映射，高精度重建弥散伽马辐射，揭示强子与轻子起源，并识别标准模型缺失结构。
2026-06-12 astro-ph.HE
Cosmic Ray e^+/(e^- + e^+) and pbar/p Ratios Explained by an Injection Model Based on Gamma-ray Observations
我们提出了一个模型的宇宙射线注入到银河系空间的基础上最近的伽马射线观测超新星遗迹（SNRs）和脉冲星风星云（PWNe）的费米大面积望远镜和成像大气切伦科夫望远镜。我们假设来自银河系SNR系综的核粒子和电子（e^-）以及来自银河系PWNe系综的电子和正电子（e^+）的稳态注入，并根据伽马射线观测和最近发展的演化和发射模型推断它们的注入光谱。假设SNR和PWNe的集合共享相同的空间分布。评估可能的二次CR贡献致密的分子云与信噪比相互作用。星际空间中的CR传播由GALPROP处理。不同的底层源分布模型和星系晕的大小来估计模型的系统不确定性。我们证明，这个基于观测的模型相当好地再现了帕梅拉和其他先前任务报告的正电子分数e^+/（e^- + e^+）和反质子与质子的比率，而不需要任何推测来源。然而，费米测量的总e^- + e^+能谱与我们的模型在20 GeV以下的能谱之间仍然存在差异，我们讨论了可能的原因。银河CR的重要数量，包括他们的能量注入，平均寿命，平均气体密度沿其典型的传播路径进行了估计。
2011-08-08 astro-ph.HE
Multi-wavelength constraints on cosmic-ray leptons in the Galaxy
宇宙射线（CR）与银河系中的气体、辐射场和磁场相互作用，产生从无线电到伽马射线的漫发射。这种漫发射的观测和详细的预测比较是揭示CR属性和研究CR传播的有力工具。我们提出了各种GALPROP CR传播方案的基础上，目前的CR测量。预测的同步辐射相比，无线电调查，和同步辐射温度图从WMAP和普朗克，而预测的星际伽马射线发射相比，费米-LAT观测。我们展示了如何多波长观测的银河系漫发射可以用来帮助限制CR轻子光谱和传播。最后，我们将讨论如何无线电和微波数据可用于理解银河系的扩散伽玛射线发射观测费米-LAT，特别是在低能量。
2015-07-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Geminga and Monogem in the CTAO Era: Probing TeV Halos and Cosmic-Ray Transport
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Department of Physics and Astronomy, San Francisco State University（旧金山州立大学物理与天文系）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo（东京大学宇宙物理数学研究所）
研究Geminga和Monogem周围TeV晕，构建两区扩散模型，用GALPROP v57模拟粒子传播，校准测量数据，通过CTAO响应函数前向折叠模型，贡献是能高显著性探测晕，区分相关参数变化。
2026-09-03 astro-ph.HE
Addressing the Impact of Solar Modulation Systematic Uncertainties on Cosmic-Ray Propagation Models
Università degli Studi di Torino（都灵大学）；INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）
本文研究了太阳调制系统误差对宇宙射线传播模型的影响，发现力场近似在某些条件下失效，且系统误差限制了宇宙射线研究的精度，未来需更长时间的测量来减少误差。
2026-08-13 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The GPSP Atlas: High-resolution Galactic Photon Survival Probability Atlas for Very-High- and Ultra-High-Energy Gamma-Ray Astronomy
TÜBİTAK Research Institute for Fundamental Sciences（土耳其国家科学技术研究委员会基础科学研究所）
本研究构建了首个覆盖1 TeV至10 PeV的GPSP星图，基于GALPROP模型生成，可用于伽马射线衰减计算，还扩展至LIV场景，为银河PeV天文学研究提供了公开基础。
2026-08-26 astro-ph.HE
Geometry, Not Calorimetry, Drives the Radio/Infrared/Gamma-Ray Correlation
Stanford University（斯坦福大学）；Hansen Experimental Physics Laboratory, Stanford University（汉森实验物理实验室，斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所，斯坦福大学）；University of Iceland（冰岛大学）
研究发现星系形成星系中射电-近红外-伽马射线相关性源于几何效应而非局部宇宙射线测热学，通过GALPROP框架模拟不同几何结构下的观测结果。
2026-07-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling of Heliospheric Modulation of Cosmic-ray Positrons in a Very Quiet Heliosphere
在第23/24太阳活动周之间的最后一次太阳活动极小期，日光层调制条件异常平静。幸运的是，PAMELA空间实验测量了2006年7月至2009年12月期间的六个月平均银河系正电子光谱，能量范围为80 MeV至30 GeV，这对太阳调制很重要。2009年7月至12月期间，在地球上观测到最高水平的银河系正电子。一个完善的，全面的三维（3D）数值模型被应用于研究所观察到的正电子谱的调制。这个模型以前曾被用来理解银河系质子和电子的调制，PAMELA也在同一时期测量了这些质子和电子。首先，利用著名的GALPROP程序和PAMELA观测结果，构造了一个新的非常局域的正电子星际能谱。3D模型用于区分负责银河系正电子的日光层调制的主导机制，并了解粒子漂移在这个不寻常的最小值期间的影响，特别是被认为是扩散主导的，即使粒子漂移仍然在调制正电子中起着重要作用。最后，在A>0极性极小值期间，与2006-2009年类似的日光层条件下，银河系正电子的预期强度预计将高于PAMELA在2006-2009年异常极小值期间观测到的强度。
2018-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Implications of the Fermi-LAT diffuse gamma-ray measurements on annihilating or decaying Dark Matter
我们分析了最近发表的费米-LAT扩散γ射线测量的背景下，轻子湮灭或衰变的暗物质（DM）的目的是解释各向同性的扩散γ射线和PAMELA，费米和HESS（PFH）异常$e^\pm$数据。用PYTHIA产生五种不同的DM湮灭/衰变通道$2e$、$2μ$、$2τ$、$4e$或$4μ$（后两者通过中间轻粒子$ϕ$）。我们计算了银河系和河外的提示和逆康普顿（IC）的贡献所产生的伽马射线光谱。为了找到银河系IC光谱，我们使用最新版本的GALPROP星际辐射场模型。对于河外信号，我们表明，提示伽玛发射的幅度是非常敏感的河外背景光的假设模型。对于我们的银河系，我们使用Einasto，NFW和等温DM密度配置文件，并包括DM子结构的影响，假设一个简单的subhalo模型。我们的计算表明，对于湮灭DM的河外伽玛射线信号可以占主导地位，只有当相当极端的幂律浓度-质量关系$C(M)$是使用，而更现实的$C(M)$关系使河外的分量可比或次主导的银河信号。对于衰变的DM，银河信号总是超过河外信号。在零化DM的情况下，PFH的有利参数可以排除，只有当幂律$C(M)$关系假设。对于DM衰变为$2μ$或$4μ$的PFH青睐DM参数是不矛盾的费米伽玛射线数据。我们发现，由于（几乎）无特征的银河IC光谱和DM晕子结构，湮灭DM可能会得到一个很好的同时适合各向同性的扩散伽马射线和PFH $e^\pm$的数据没有明显的冲突与…
2010-06-21 astro-ph.HE hep-ph
Measurements of cosmic ray antiprotons with PAMELA and studies of propagation models
研究银河系宇宙射线的加速和传播机制可以提供有关天体物理来源、银河系性质和可能的外来来源（如暗物质）的信息。为了理解宇宙线的加速和传播机制，需要在很宽的能量范围内精确测量不同的宇宙线元素。PAMELA实验是一个星载装置，可在背景中识别不同的宇宙射线种类。本文测量了1.5 - 180 GeV的宇宙线反质子通量和反质子-质子通量比。与以前的实验相比，PAMELA扩展了反质子测量的能量范围，并提供了显着更高的统计数据。导出的反质子通量和反质子-质子通量比与以前的测量结果是一致的，一般被认为是宇宙射线质子和氦核与星际介质相互作用时产生的次级产物。为了约束宇宙线加速和传播模型，PAMELA测量的反质子数据进一步与PAMELA报告的质子谱以及其他实验提供的B/C数据一起使用。统计工具与宇宙射线传播软件包GALPROP接口进行约束分析。在$χ^{2}$研究中，研究了具有线性扩散系数的扩散模型和具有低能量扩散系数依赖性的修正扩散模型。给出了各模型的参数解和拟合优度。并进一步利用贝叶斯推断对一些模型进行了研究。在贝叶斯框架下，得到了基于先验知识的参数的后验均值和误差。这种方法还允许我们了解参数之间的相关性并比较模型。
2012-05-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Constraints on the Galactic Halo Dark Matter from Fermi-LAT Diffuse Measurements
我们用费米大天区望远镜对银河系晕区的弥散伽马射线辐射进行了分析，寻找来自暗物质湮灭或衰变的信号。在没有一个强大的暗物质信号，限制。我们认为这两个伽马射线直接产生的暗物质湮灭/衰变和产生的逆康普顿散射的e+e-湮灭/衰变。保守的限制推导出需要的暗物质信号不超过所观察到的扩散伽马射线发射。第二组更严格的限制是根据建模的前景天体物理漫发射使用GALPROP代码。在扩散宇宙线晕的高度不变的情况下，宇宙线源在银河系中的分布、注入宇宙线电子能谱的指数和星际气体的柱密度都采用了剖面似然形式，而宇宙线传播的参数则由局部宇宙线数据拟合而得。由此产生的限制影响了早期宇宙中可能产生暗物质热的粒子质量范围，并挑战了将PAMELA/费米-LAT宇宙射线异常解释为暗物质湮灭的解释。
2013-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
