A search for small and medium scale anisotropy of cosmic rays above 1 PeV registered at the Tunka-133 array
利用Tunka-133阵列的数据，对能量大于1 PeV的宇宙射线到达方向上不同尺度的各向异性进行了研究。一些区域的角度大小高达约30度，偏离均匀的背景与统计显着性大于三个标准偏差被发现使用洗牌技术在完整的数据集和它的子集在不同的能量范围。某些宇宙射线过剩的区域与可能的宇宙射线源的分布有关。的EAS MSU阵列的遗留数据的类似分析的结果进行比较。
2014-02-18 astro-ph.HE
The Local Bubble in the interstellar medium and the origin of the low energy cosmic rays
通过对宇宙射线能谱的分析，特别是AMS-02实验的精确数据，支持了局域泡在附近星际介质中的重要作用。这表明，低于约200 GV的刚性（动量/电荷比）的大部分宇宙射线来自局部泡中的超新星遗迹，这些超新星遗迹似乎发生在$10^6$年前，并促成了它的形成。在较高的刚性的贡献，从“本地源”，一个单一的超新星遗迹产生的一些$10^5$年前似乎占主导地位，至少1000 GV。
2016-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Convective Instability of a Relativistic Ejecta Decelerated by a Surrounding Medium: An Origin of Magnetic Fields in GRBs?
对描述相对论性壳体在环境介质作用下减速的自相似解进行了全局线性稳定性分析。该系统被证明是受对流瑞利-泰勒不稳定性，具有角尺度远小于因果关系尺度的本征模的快速增长。增长率似乎是最大的界面分离的冲击喷出物和冲击环境气体。接触界面处产生的扰动在冲击介质中传播，引起正、反向冲击波阵面的非线性振荡。推测这种振荡可能影响伽玛暴早期余辉阶段冲击喷出物的辐射，并可能是冲击环爆介质中磁场的来源。
2009-07-23 astro-ph.HE
Multi-messenger observations support cosmic ray interactions surrounding acceleration sources
本文利用 LHAASO 伽马射线和 IceCube 中微子等多信使观测，证明宇宙线源区周围约 0.25 Myr 的约束与相互作用可同时解释次级粒子比率硬化、弥散超高能伽马射线和银河系中微子，表明源区周围存在不可忽略的 grammage。
2023-07-05 astro-ph.HE
The interstellar medium in young supernova remnants: key to the production of cosmic X-rays and $γ$-rays
我们回顾了最近的进展，阐明高能辐射和星际介质（ISM）之间的关系，在年轻的超新星遗迹（SNRs）的年龄为$\sim$ 2000年，特别是集中在RX J1713.7 $-$ 3946和RCW 86。这两个SNR都发射出强烈的非热X射线和TeV的$γ$射线，它们包含了星际气体的聚集分布，其中包括原子和分子氢。我们发现，冲击云的相互作用提供了一个可行的解释之间的空间相关性的X射线和ISM。在这些相互作用中，超新星冲击波击中了典型的pc级致密核心，产生了高度湍流的速度场，将磁场放大到0.1-1 mG。这种放大会导致团簇周围的非热同步辐射增强，而宇宙射线电子不会穿透团簇。因此，非热X射线在pc尺度上表现出与ISM相似的空间分布，而在亚pc尺度上它们是负相关的。这些结果预示了强子$γ$射线可以从致密核中发射出来，导致了$γ$射线和ISM之间的空间对应。目前的pc尺度分辨率的$γ$射线观测是太低，解决这种对应关系。未来使用切伦科夫望远镜阵列进行的$γ$射线观测将能够解析亚pc尺度的$γ$射线分布，并为这些宇宙$γ$射线的起源提供线索。
2021-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Large- and Medium-Scale Anisotropies in the Arrival Directions of Cosmic Rays observed with KASCADE-Grande
本文研究了由KASCADE-Grande空气簇射实验观测到的宇宙射线到达方向的各向异性。该分析基于约2370万个事件的公共数据，重建的初级能量超过1 PeV。我们采用了一种新的最大似然重建方法的宇宙射线各向异性，弥补虚假的各向异性引起的本地检测器的影响。我们没有发现大规模的偶极子各向异性的数据，与官方的结果一致的基础上，传统的东西导数方法的证据。另一方面，一个中位能量为33 PeV的宇宙射线子集显示了一个角直径为40度的中等尺度特征的强有力证据。在考虑到别处效应后，该中等尺度特征的试验后显著性为4 $σ$水平。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Escape of cosmic rays from the Galaxy and effects on the circumgalactic medium
预计从银河系逃逸的宇宙射线将塑造银河系内部的光谱。然而，人们对这种现象的了解非常少，在缺乏物理描述的情况下，它通常被建模为从给定边界的自由逃逸，通常位于距离银河系圆盘几kpc的距离。我们表明，自由逃逸的假设导致的结论是，在环星系介质中传播的宇宙射线电流是负责非共振宇宙射线引起的不稳定性，这反过来又导致产生的磁场强度$\sim 2\times 10^{-8}$高斯尺度$\sim 10$ kpc我们的银河系周围。自生扩散在粒子压力中产生大的梯度，引起星系际介质以$\sim 10-100$ km/s的速度位移。然后，宇宙射线被平流带走。如果在我们银河系周围一个$\sim 10$ kpc大小的区域中，星系际气体的过密度相对于宇宙学重子密度$Ω_{b}ρ_{cr}$为$\gtrsim 100$，那么由于π介子产生而产生的高能中微子通量就可以与冰立方最近测量的天体物理中微子通量相比较。
2019-01-11 astro-ph.HE
Ultrahigh-energy diffuse gamma-ray emission from cosmic-ray interactions with medium surrounding acceleration sources
在西藏-AS $γ$实验上首次测量了亚PeV能区的扩散$γ$能谱。它将为理解高能银河系宇宙射线的起源和传播提供新的思路。有人指出，传统的宇宙线传播模型的基础上的低能量测量的新数据不足，和修改的模型与新的成分或替代的传播框架是必要的。在这项工作中，我们提出，强子之间的相互作用的新加速的宇宙射线和周围的源，这是被忽略的传统模型，可以自然地解释西藏-AS $γ$漫发射。我们表明，这种情况下给出了一致的描述，如正电子光谱，硼碳比，和反质子质子比的其他二级物种。结果，10 TeV以上的电子谱将由于该次级分量而具有硬化，这可以通过未来的测量来测试。
2022-01-10 astro-ph.HE
Effects of the variability of the nucleus of NGC1275 on X-ray observations of the surrounding intracluster medium
活动星系NGC 1275位于英仙座星系团的中心，英仙座星系团是天空中最明亮的X射线星系团。在过去的几十年里，原子核显示出很大的变化。我们编制了一个光变曲线的X射线发射覆盖约40年，并表明明亮的阶段，1980年左右解释了为什么内部的X射线泡没有看到在与爱因斯坦天文台拍摄的图像。到1992年，当ROSAT HRI的图像导致他们的发现时，通量已经大大下降。自2000年钱德拉首次拍摄到照片以来，该星系核显示出缓慢的X射线上升。如果它变亮到1990年以前的水平，那么ASTRO-H的X射线吸收光谱可以揭示内部气泡周围受冲击气体的速度结构。
2015-05-14 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
PeV neutrinos from interactions of cosmic rays with the interstellar medium in the Galaxy
本文对IceCube观测到的天文中微子信号的一部分--来自银河系内部的甚高能中微子信号进行了自洽解释。我们证明，在E>100 TeV的能量范围内的中微子通量的估计在于从银河脊的漫射伽马射线发射的光谱的高能量幂律外推，如费米望远镜所观察到的。这表明冰立方中微子和费米/LAT γ射线通量都是在宇宙射线与诺玛臂和/或银河棒中的星际介质相互作用中产生的。导致γ射线和中微子通量的宇宙射线具有硬谱特征，其斜率大于-2.4，截止能量大于10 PeV。
2014-05-30 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Supernova Propagation in the Circumstellar and Interstellar Medium
我们描述了周围介质中的超新星冲击波的传播，这可能是由于从祖星的质量损失。考虑了喷射材料和周围介质的结构和密度分布。简要讨论了激波与云和风泡的相互作用以及与宇宙射线有关的问题。
2011-12-22 astro-ph.HE
On the requirement for mixing-heating to utilize bubble cosmic rays to heat the intracluster medium
我进行简单的分析估计，并得出结论，混合的漩涡是一个更有效的过程，以转移宇宙射线能量的喷气膨胀的气泡的集群内介质（ICM）比流的宇宙射线沿磁场线。喷流和它们膨胀的气泡在星系团和星系中的冷却流中将热量传递给周围的气体。喷射膨胀的气泡的内能由非常热的热气体和/或宇宙射线支配。宇宙射线沿着连接气泡和ICM的磁场线流动，当它们的能量在那里消散时，宇宙射线加热ICM。我发现大约一半的宇宙射线能量都消散在气泡本身。我还发现，宇宙射线流过程加热的ICM体积只有气泡体积的五倍左右。仅通过流动加热的结果是宇宙射线形成一个充满非常热的热气体的更大的气泡。因此，需要一种更有效的方法来将气泡的内能传递到ICM。我认为这个过程是通过混合加热的，它对宇宙射线和气泡内非常热的热气体都很有效。这使得混合加热成为冷却流的主要加热过程。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic and Extragalactic Sources of Very High Energy Gamma-rays
极高能量的γ射线是非热宇宙最重要的信使之一。甚高能γ射线天文学的主要目的是寻找高能宇宙射线源。已知有几种天体物理源在极端条件下将宇宙射线加速到非常高的能量。极高能量的γ射线是在这些天体物理场所或其附近，通过宇宙射线在靠近源的周围介质中相互作用而产生的。伽马射线是中性的，沿直线传播，因此给我们提供了关于宇宙射线源及其周围环境的有价值的信息。此外，甚高能γ射线天文学可以探索许多基本物理问题。地基γ射线天文学始于1989年，当时惠普尔望远镜探测到来自银河系脉冲星风星云蟹状星云的TeV γ射线。在过去的二十年里，技术进步促进了最新一代甚高能量探测器和望远镜的发展，这些探测器和望远镜取得了令人兴奋的新成果。到目前为止，已经探测到超过200个非常高能量的γ射线源，包括银河系和银河系外的。这些观测为高能天体物理和天体粒子物理中的许多重要问题提供了更深入的见解。这篇评论文章试图列举在令人兴奋和迅速发展的甚高能γ射线天文学领域中最重要的结果。
2022-01-18 astro-ph.HE
Mirror acceleration of cosmic rays in a high-$β$ medium
针对高β介质中传统宇宙线加速低效的问题，提出基于镜像扩散的随机非共振加速机制，发现其加速时间与空间扩散系数无关，为星团内介质的宇宙线再加速研究提供了新视角。
2023-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.flu-dyn
Heating of the Warm Ionized Medium by Low-Energy Cosmic Rays
鉴于低能量宇宙射线（LECR）导致的高电离率的证据，在太阳附近的扩散分子气体中，我们评估了它们对暖电离介质（WIM）的热输入。LECR在加热等离子体方面比在加热中性粒子方面有效得多。我们表明，测得的电离率的上端对应于一个本地LECR加热率足以保持WIM对辐射冷却，独立的电离粒子的性质或其光谱的详细形状。在银河系的其他地方，LECR的加热率可能高于当地测量的。特别是，更高的LECR通量已被建议为内银盘，根据观测到的硬X射线发射，相应地更大的加热速率暗示的WIM。我们得出结论，LECR发挥重要的，也许是主导作用的热平衡的WIM。
2015-12-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling the gamma-ray emission produced by runaway cosmic rays in the environment of RX J1713.7-3946
超新星遗迹中的扩散激波加速是解释银河系宇宙射线谱最广泛引用的范例。从超新星遗迹中逃逸出来的宇宙射线在星际介质中扩散，并与周围的原子和分子气体发生碰撞。从这样的碰撞中产生了伽马射线，这可能提供了逃逸宇宙射线母体的第一个证据。我们提出的模型预测的GeV到TeV的伽马射线发射的失控的宇宙射线与周围的环境中的气体的碰撞产生的壳型超新星遗迹RX J1713.7-3946。的光谱和空间分布的排放，这取决于源的年龄，源注入的历史，扩散制度和环境气体的分布，映射的LAB和NANTEN调查，详细研究。特别地，我们发现对于RX J1713-3946周围的区域，取决于人们正在观察的能量，人们可能观察到惊人的不同光谱，或者可能检测不到相对于背景宇宙射线贡献的漫射发射的任何增强发射。这一结果对当前和未来的伽马射线实验具有重要意义。
2010-10-20 astro-ph.HE
Could Dense Quark Matter be a Source of Super High Energy Cosmic Rays?
我们认为稠密夸克物质可能是高能次级强子的一个来源。这些粒子可以由部分子的强子化产生，这些部分子由于在高密度介质中的集体跃迁而具有来自相干相互作用的成组部分子的能量。这种介质可能形成于一些大质量恒星的中心，它可能是超高能宇宙射线的来源。在本工作中，我们考虑了一些实验结果作为集体现象的证据，这可能导致在高密度介质中的相干相互作用和高能次级强子的产生。
2011-10-10 astro-ph.HE physics.gen-ph
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
Gamma-Ray Emission from Supernova Remnants and Surrounding Molecular Clouds
银河系的宇宙射线被认为是在超新星遗迹冲击波中被加速的。对超新星遗迹和相关分子云的伽马射线观测已经在几个场合被用来测试（到目前为止相当成功）这个流行的假设。尽管如此，宇宙射线起源问题的结论性解决方案仍然缺失，需要进一步的观测和理论努力。本文简要回顾了这些研究的现状。
2016-10-19 astro-ph.HE
The Galactic Spatial Distribution of OB Associations and Their Surrounding Supernova-Generated Superbubble
大质量（> 8 Mo）恒星的核心坍缩超新星主要形成于OB协，并帮助吹出巨大的超级气泡，它们的集体冲击加速了大部分银河系的宇宙射线。因此，这些恒星的空间分布对我们理解观测到的宇宙射线的传播是很重要的。为了更好地模拟银河系宇宙线的分布和传播，我们主要基于由嵌入O星的电离辐射维持的巨大超气泡周围的H II包层的发射，构建了大质量恒星分布的三维空间模型。由这些H II包层发射的205微米N II辐射的银河纵向分布被用来推断超级气泡的空间分布。我们发现银河系超级气泡的分布主要是由大质量星团的贡献，居住在螺旋臂。
2013-02-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic Cosmic Rays - Theory and Interpretation
围绕着宇宙射线的银河系成分的争论，能量收支，组成问题，光谱特征，各向异性，来源等，将被严格审查。我们正在进入银河系宇宙射线研究的一个新阶段，越来越清楚的是，精确的测量正在揭示新的，在某些情况下是意想不到的，这些特征迫使我们开发更复杂的模型来研究它们的产生和传播。然而，基本概念似乎是相当坚实的，在金兹伯格和瑟罗瓦茨基的经典著作《宇宙射线的起源》发表后的50多年里几乎没有什么变化。
2017-08-29 astro-ph.HE
Gamma-rays from the circumgalactic medium of M31
根据最近在距离仙女座星系盘$\sim 5.5-120$ kpc的环形区域探测到的$γ$-射线，讨论了仙女座星系盘（M31）环星系介质（CGM）中宇宙线（CR）产生$γ$-射线的问题。我们认为，由于M31盘中的恒星形成，CR被加速，由于外流和CR扩散，这些CR被平流提升到CGM。平流的时间尺度，由于大量的气体流动所引发的恒星形成活动在M31光盘是可比的（$\sim$陀螺仪）的扩散时间尺度与扩散系数$\ge10^{29}$厘米$^2$的$^{-1}$的CR质子的传播能量$\sim 412$ GeV，负责观察到的最高能量的光子。由于逆康普顿时间尺度（$\sim$ Myr）比平流时间尺度（$\sim$ Gyr）低得多，达到$120$ kpc，因此，从宇宙线（CR）电子出发的$γ$ -射线的轻子起源是困难的.在$\sim100-120$ kpc的CGM中，由吸积激波加速的CR电子的散射没有帮助，因为它会导致未观察到的扩散X射线特征。因此，我们研究的产生$γ$ -射线通过CR质子和CGM气体之间的强子相互作用的数值双流体（热+ CR）流体动力学模拟的帮助下。我们发现，这些机制的组合，这是在M31的最后$\sim $ Gyr的恒星形成过程，随着扩散和强子相互作用，可以解释所观察到的流量从CGM的M31。
2022-05-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of astrophysical dust grains on the confinement of cosmic rays
我们认为，带电尘埃颗粒可以显着影响银河系宇宙射线的约束和运输。对于亚GeV到~ 1000 GeV的宇宙射线，小尺度平行阿尔文波通过回旋共振相互作用使宇宙射线各向同性，也与带电粒子发生回旋共振。如果尘埃几乎是静止的，就像在大部分星际介质中一样，阿尔文波会被尘埃阻尼。这将降低由宇宙射线通过流动不稳定性产生的阿尔文波的振幅，从而增强宇宙射线的传输。在电离度高的区域，尘埃的阻尼率比其他机制的阻尼率大10倍左右，这些机制在与~GeV宇宙射线相关的尺度上阻尼平行阿尔芬波，这表明尘埃可能在调节宇宙射线传输方面发挥关键作用。在天体物理学中，尘埃以超阿尔文速度穿过气体，阿尔文波变得不稳定，这可能直接散射宇宙射线。这种相互作用有可能产生一种强烈的反馈机制，在这种机制中，尘埃在辐射压力的作用下穿过气体，然后强烈地增强了宇宙射线的约束，增加了它们驱动外流的能力。这种机制可能作用于恒星形成星系和活动星系核周围的环星系介质。
2021-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Ultimate Fate of Cosmic Rays from Galaxies and their Role in the Intergalactic Medium
大部分由恒星形成星系产生的宇宙射线（CR）会逃离它们，进入星系际介质（IGM）。银河风终止冲击也可能加速CR。我表明，这些CR的平均压力可以达到平均莱曼α森林热压力的数量级内。在z >~ 1时，它们的压力甚至可能占主导地位。我还证明，无论IGM阶段的CR驻留，他们有助于显着的压力，如果它的温度是~ $10^4$ K，只要介子和库仑损失可以忽略不计。CR的最终位置取决于星系际磁场的结构和强度。我认为，CR最终至少30千秒差距从他们的祖先星系。CR可以在IGM中自限制到声速，产生>~ $10^{-13}$ G磁场。这些考虑暗示了非热IGM的存在和重要性。
2015-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact of Cosmic Ray Transport on Galactic Winds
由于认识到宇宙射线可以有效地加速星系风，超新星和年轻恒星产生的宇宙射线的作用最近开始在星系形成和演化的研究中受到重视。宇宙线的微观输运过程是决定宇宙线风驱动效率的基础。以前的研究集中在通过恒定的扩散系数或通过流成比例的阿尔芬速度的宇宙线传输建模。然而，在主要是冷的中性气体中，宇宙射线可以比在电离介质中传播得更快，并且有效传输可以显著更大;即，宇宙射线可以与气体分离。我们进行三维磁流体动力学模拟补丁的星系盘，包括宇宙射线的影响。我们的模拟包括在寒冷的中性星际介质中宇宙射线的退耦。我们发现，相比于普通的扩散宇宙线传输的情况下，考虑去耦导致显着不同的风的性质，如气体密度和温度，显着更广泛的空间分布的宇宙射线，和更大的风速。这些结果对X射线、伽马射线和射电辐射，以及环星系介质的磁化和宇宙射线污染都有意义。
2018-02-23 astro-ph.HE
On the hadronic origin of the very high energy $γ$-ray emission surrounding the young massive stellar cluster Westerlund 1
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究通过建立CR加速模型解释HESS J1646-458的γ射线发射为有核起源。
2026-01-24 astro-ph.HE
Kinetic simulations of turbulent magnetic-field growth by streaming cosmic rays
宇宙射线的有效加速（通过扩散激波加速的机制）需要激波上游区域的湍流、放大的磁场。我们提出的多维粒子细胞模拟的结果，旨在观察磁场放大，预计将产生的宇宙射线电流的冲击，上游的星际介质的属性的影响。我们发现，放大场的初始结构和峰值强度对参数的选择有些敏感，但场的增长在所有情况下都以类似的方式饱和：对宇宙射线的反作用导致其静止坐标系分布的改变以及动量向星际介质的净转移，大大削弱了它们的相对漂移，同时也意味着一个修改后的冲击的发展。上游介质变得湍流，密度和速度有明显的空间波动，特别是后者导致适度的上游加热;这种波动也将对激波结构产生强烈的影响。
2009-09-28 astro-ph.HE
Nearby source interpretation of differences among light and medium composition spectra in cosmic rays
最近AMS-02报告了初级宇宙射线中质量成分（氖、镁、硅）能谱的精确测量结果，揭示了与轻成分（氦、碳、氧）不同的性质。本文提出了一个近源方案，并结合背景源的贡献，来解释宇宙线Ne，Mg，Si的新测量谱，特别是它们与He，C，O谱的差异。它们在高能量下的差异可以自然地由附近源的元素丰度来解释。具体地说，Ne、Mg、Si元素的近源与背景的丰度比比He、C、O元素的丰度比低$\sim1.7$倍。这种差异可能是由于祖星的恒星演化或附近源的加速过程/环境的丰度差异。这一方案可以同时解释CREAM/NUCLEON/DAMPE最近揭示的宇宙线谱的高能谱软化特征以及大尺度各向异性的能量依赖行为。据预测，Ne，Mg，Si组的PeV能量以下的偶极各向异性振幅小于He，C，O组，这可以用未来的测量进行测试。
2020-08-25 astro-ph.HE
Cosmic Ray Sampling of a Clumpy Interstellar Medium
宇宙射线如何对星暴星系中的多相星际介质（ISM）进行采样对许多科学目标具有重要意义，包括评估这些系统的宇宙射线量热计模型，预测它们的中微子通量，以及模拟它们的风。在这里，我们使用蒙特卡罗模拟研究宇宙射线采样的一个简单的，两相ISM的条件下，类似于那些典型的星爆星系M82。宇宙射线采样的平均密度的ISM在星爆区域的假设进行了评估，在一个多维的参数空间，我们不同的分子云的数量，银河风的速度，在何种程度上的磁场是纠缠的，和宇宙射线注入机制。我们评估的发射率从π生产的分子云的发射率，如果宇宙射线采样的平均密度，将被观察到的比率，并寻求参数空间的区域，这个比率显着不同的单位。宇宙射线对平均密度采样的假设在大部分参数空间都成立;然而，这种假设在云密度高、注入点靠近云和磁场非常复杂的情况下开始失效。最后，我们评估我们的模拟星爆区域的行为作为一个质子量能器和构建的时间依赖的宇宙射线的爆发光谱的程度。
2013-10-31 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
Constraints on the cosmic ray diffusion coefficient in the W28 region from gamma-ray observations
从超新星遗迹W28及其周围探测到GeV和TeV的伽马射线。这种辐射与稠密和大质量分子云的位置有很好的相关性，因此它通常被解释为稠密气体中强子宇宙射线相互作用的结果。在该地区的宇宙射线扩散系数的约束，可以得到的假设下，负责的伽马射线发射的宇宙射线已被加速，在过去的超新星遗迹激波，随后逃逸到周围的介质。在这种情况下，只有当超新星遗迹周围区域的扩散系数相对于银河系的平均扩散系数被显著抑制时，伽马射线观测才能得到解释。
2010-09-27 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
Interplay between Escaping Cosmic Rays and Interstellar Medium: Driving of Galactic Winds and Shaping the Local Proton Spectrum
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；Department of Physics, Graduate School of Science, Nagoya University（名古屋大学理学研究科物理学系）
研究逃逸宇宙射线对星际介质的影响，通过球对称的CR-流体动力学模拟，探讨CR能量谱、辐射冷却和热传导的演化，揭示CR加热对超新星残骸观测的潜在影响，并提出对本地质子谱的解释。
2026-04-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulations of interaction between outflow and surrounding broken power-law circumnuclear medium: implications for different radio light curves of TDEs
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
通过三维流体动力学模拟，研究外流与具有Bondi半径附近过渡的破碎幂律密度轮廓的核周介质相互作用，解释潮汐瓦解事件中不同射电光变曲线的起源。
2026-06-04 astro-ph.HE
X-ray Emission from SN 2012ca: A Type Ia-CSM Supernova Explosion in a Dense Surrounding Medium
X射线辐射是超新星星周相互作用的标志之一，但迄今为止，它只在超新星核坍缩过程中被观测到。热X射线发射的水平是对星周介质（CSM）密度的直接测量，Ia型超新星没有X射线发射被解释为密度非常低的CSM的标志。本文报道了SN 2012 ca在{ \it Chandra}数据中的晚期（发现后500- 800天）X射线探测结果。在最初的光谱中氢的存在导致了Ia-CSM的分类，表面上使其成为第一个用X射线检测到的SN~Ia。我们对X射线数据的分析支持非对称介质，其具有提供X射线发射的高密度组分。这些数据表明，数密度$> 10^8$ cm $^{-3}$在较高密度的介质，这是一致的大观察到的巴耳末减量，如果它来自碰撞激发。与大多数核心坍缩超新星相比，这是很高的，但它可能与一些IIn型或超发光超新星的密度一致。如果SN 2012 ca是一个热核SN，那么大的CSM密度可能意味着风中的团块，或者是一个致密的环面或盘，与单简并通道一致。核心退化通道的一个遥远的可能性涉及一颗白矮星在爆炸前不久与一颗渐近巨星分支星的退化核心合并，导致SN周围有一个共同的包络。
2017-08-23 astro-ph.HE
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
A Minimal Model for Understanding Secondary Cosmic Rays
本文提出一个唯象极简模型，通过分析次级宇宙射线能谱发现，GeV能段宇宙射线在源附近穿过的物质厚度随能量增加而减少，且星际介质中传播时产生大部分正电子、反质子及轻核素，为伽马射线观测和传播建模提供了重要依据。
2023-09-11 astro-ph.HE
Spectral Intensities of Antiprotons and the lifetime of Cosmic Rays in the Galaxy
在本文中，我们注意到BESS、PAMELA和AMS仪器在~ 1-100 GeV能量范围内观测到的银河宇宙射线中反质子的光谱强度，其光谱形状与初级宇宙射线通过与星际介质中物质相互作用产生的反质子的光谱形状几乎相同，没有任何明显的变化。更重要的是，在银河系体积中的恒定停留时间约为2.5 +/-0.7百万年，与宇宙射线的能量无关，与观测到的强度相匹配。在宇宙射线源周围的茧状区域中产生的能量低于10 GeV的次级反质子的一个小的附加成分似乎存在。我们讨论了这一结果的背景下，其他次要成分，如正电子和硼的观察，并总结了一般性意见的起源和传播的宇宙射线。
2015-05-26 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
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
Study of shock wave dynamics produced by interaction of a fireball with the surrounding medium to it, to explain the x-ray afterglow of Gamma Ray Burst-GRBs
伽马射线暴-伽玛暴是宇宙中能量最大的天文事件之一，其发生机制至今尚未得到充分的解释。这个问题促使天文学界对伽玛暴进行辐射测量。他们也在做物理模型来解释这些观测结果的时间行为。科学界正在寻找伽玛暴起源的合理解释。本论文提出了一个包含流体动力学和辐射的天体物理模型。该模型研究了携带膨胀超相对论绝热流体的波的时间演化。此外，本文还将模型与GRB 050525的观测行为进行了比较.结果表明，爆炸波半径R随时间增加：\approx t^{1/4}，超相对论流体中带电粒子的洛伦兹γ因子随时间显著减小，理论辐射流量：F_PDMATHABMM t^{-β}（β在1附近）与GRB 050525的X射线余辉光变曲线的两个斜率非常吻合。
2013-07-04 astro-ph.HE
Isotropy constraints on powerful sources of ultrahigh-energy cosmic rays at $10^{19}$ eV
数值计算了强源产生的超高能宇宙射线（UHECR）到达方向分布的各向异性。我们表明，考虑到银河系磁场，在$\approx 10^{19}$电子伏特的显着各向异性的非检测目前和未来的实验施加一般上限UHECR质子光度稳定源源的函数的红移。上限限制了在局部宇宙中典型稳定源的存在，并限制了$10^{19}$ eV UHECR源的局部密度为$\gtrsim 10^{-3}$ Mpc $^{-3},$，假设平均星系际磁场小于$10^{-9}$ G。该各向同性比在最高能量下测量的更强，可以指示UHECR的瞬态生成。我们的各向异性计算适用于极端高频率峰值BL Lac对象1 ES 0229+200，1 ES 1101-232，和1 ES 0347-121，测试的UHECR诱导级联模型，其中束UHECR质子产生TeV的辐射在运输从源。虽然源周围的磁场结构影响耀变体所需的绝对宇宙射线光度，但银河系周围的磁场结构直接影响观测到的各向异性。如果这两个磁场都足够弱，那么皮埃尔·俄歇天文台应该可以探测到这些耀变体的明显的UHECR各向异性，除非UHECR质子的最大能量远低于$10^{19}$ eV。此外，如果这些是高于$10^{19}$ eV的UHECR的来源，则需要银河系周围的局部磁结构来解释在$\sim 10^{19}$ eV处观察到的各向同性，这可能与UHECR诱导的级联模型在合理的喷流功率下工作的所有星…
2015-12-09 astro-ph.HE
Cosmic rays in the surroundings of SNR G35.6-0.4
HESS J1858+020是一个TeV伽马射线源，据报道在任何波长都没有任何清晰的编目对应物。然而，最近有人提出，这个源是间接与无线电源，重新确定为超新星遗迹（SNR），G35.6-0.4。后者被发现是中年（$\sim 30$ kyr）和附近的分子云（MC）。HESS J1858+020被认为是SNR壳层中加速的质子与云中的靶离子相互作用的结果。费米大天区望远镜（LAT）的第一个源表中没有列出任何与HESS J1858+020位置一致的源，但有些离它很近。在这里，我们分析了2年多来用费米LAT获得的感兴趣区域的数据，并考虑是否确实可能最近的LAT源1FGL J1857.1+ 0212 c与HESS J1858+020有关。我们的结论是，它不是，我们施加上限的GeV的排放源自HESS J1858+020。利用一个简化的3D模型，我们考虑了SNR G35.6-0.4和附近MCs之间的相互作用是否会引起HESS J1858+020的TeV辐射而不产生GeV对应物。如果是这样的话，这对没有GeV探测的SNR/TeV源将让人想起其他类似年龄的SNR，例如W28附近的一些TeV热点，宇宙射线扩散可以用来解释它们的多频现象。然而，对于HESS J1858+020，我们发现，尽管相空间原则上允许出现这种GeV-TeV非相关性，但通常和/或观测上受约束的参数值（例如，扩散系数和云-SNR可能的距离…
2011-07-18 astro-ph.HE
Diffuse Galactic Gamma Rays at Intermediate and High Latitudes, Constraints on ISM Properties
利用费米合作组最近公布的中高纬度（|b| > 10）、能量为1-100 GeV的银河系弥散γ射线的光谱数据，对银河系γ射线发射率进行了新的研究。我们专注于分析宇宙射线（CR）的传播特性，使用公开可用的DRAGON代码。我们严格解决一些模型的星际HI和H2气体分布在文献中常用的，以及测试各种传播模型。每个模型假设一个独特的全球配置文件的扩散和再加速的CR。拟合传播参数，以及测量的本地CR，如B/C比，质子，反质子和电子，正电子通量，我们评估的伽马射线谱在中高纬度地区，以进一步限制这些传播模型。
2011-10-26 astro-ph.HE
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
The TeV supernova remnant shell HESS J1731-347 and its surroundings
HESS J1731-347是一个壳型超新星遗迹，同时发射TeV伽马射线和非热X射线光子，在空间上与射电SNR G353.6-0.7重合。强子和轻子的情况下（或两者的混合）在文献中讨论，以解释TeV发射的对象。2011年，在源附近也发现了$γ$射线过剩（HESS J1729-345）。在此，我们提供了使用同时可用的额外H.E.S.S.获得的更新分析结果。数据在HESS J1731-347之外，分析更详细地揭示了相邻TeV源HESS J1729-345的发射形态和两个源之间的发射。这些结果使我们能够将SNR外的TeV发射与分子气体示踪剂相关联，并将数据与SNR外的TeV发射是由逃逸的宇宙射线产生的情况相对抗。
2016-12-01 astro-ph.HE
Probing the mass composition of TeV cosmic rays with HAWC
Instituto de Física y Matemáticas, Universidad Michoacana（米却肯大学物理与数学研究所）
本文利用HAWC近5年数据在10 TeV至1 PeV能量区间反卷积宇宙线轻、中、重质量组能谱，采用QGSJET-II-04模型，发现各质量组能谱存在精细结构。
2025-09-21 astro-ph.HE
Interaction of escaping cosmic rays with molecular clouds
研究从加速器逃逸的宇宙射线产生的伽马射线辐射至关重要，原因（至少）有两个：第一，探测这些伽马射线光子可以用来确定宇宙射线的来源;第二，这种辐射的特性限制了宇宙射线在星际介质中传播的方式。本文综述了该领域的研究现状。
2013-04-03 astro-ph.HE
Characterizing the velocity of a wandering black hole and properties of the surrounding medium using convolutional neural networks
我们提出了一种方法来估计速度的游荡黑洞和状态方程的气体周围，基于目录的数值模拟。该方法使用基于卷积神经网络的机器学习方法，应用于数值模拟产生的图像分类。具体地说，我们专注于超音速状态，并选择黑洞的方向平行于它的自旋。我们建立了一个目录的900个模拟数值求解欧拉方程到固定的时空背景下的黑洞，两个参数：绝热指数$Γ$与范围内的值[1.1，5/3]，和渐近相对速度的黑洞相对于周围的$v_{\infty}$，与$[0.2, 0.8]c$内的值。对于每个模拟，我们产生的气体密度的二维图像，一旦吸积的过程已经接近一个稳定的制度。结果表明，实现的卷积神经网络能够正确分类的绝热指数$87.78\%$的时间内的不确定性$\pm 0.0284$，而预测的速度是正确的$96.67\%$的时间内的不确定性$\pm 0.03c$。我们预计，这种大量数值模拟和机器学习方法的结合将有助于分析与未来黑洞高分辨率观测相关的更复杂的场景，比如来自事件视界望远镜的场景。
2018-03-16 astro-ph.HE
SNR G39.2-0.3, an Hadronic Cosmic Rays Accelerator
最近用伽马射线卫星获得的结果已经证实超新星遗迹是GeV强子宇宙射线的加速器。在这样的过程中，在SNR冲击中加速的CR与周围气体云中的粒子相互作用。特别是，核心坍缩SNR爆炸的丰富介质提供了一个大的目标密度来增强强子伽马射线。SNR G39.2-0.3是红外波段中最亮的SNR之一，其广泛的多波长覆盖范围允许对其从无线电到高能量的辐射进行详细建模。我们重新分析了该地区的费米-LAT数据，并将其与MWISP调查的新无线电观测结果进行了比较。从无线电到GeV能量的光谱能量分布的建模有利于伽马射线发射的强子起源，并将SNR磁场约束为至少~100 μ G。尽管有很大的磁场，目前质子的加速度似乎被限制在~10 GeV，这表明由于CO观测所追踪到的致密壁，围绕残骸的冲击波速度急剧减慢。对伽马射线谱形状的进一步研究表明，一个动力学上古老的遗迹遭受了严重的CR逃逸和加速效率的降低。伽马射线谱的低能峰也表明，加速粒子的成分可能被重核富集，这肯定是核心塌陷SNR所预期的。另外，压缩的预先存在的银河系宇宙射线的贡献进行了讨论，这是，然而，发现不太可能是伽马射线生产的主导过程。
2020-08-13 astro-ph.HE
Diffusion of PeV Cosmic Rays in the Turbulent and Multiphase Interstellar Medium
Institute for Advanced Study（高等研究院）
研究高能宇宙射线在多相星际介质中的传输机制，发现相变诱导的磁场梯度增强跨场扩散，但整体散射系数低于等温介质，导致扩散系数显著提高。
2026-04-06 astro-ph.GA 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
Variable Ly alpha sheds light on the environment surrounding GRB 090426
长时间的伽马射线暴通常与大质量恒星的死亡有关。使用余辉作为光源的光谱研究提供了一个独特的机会来揭开它周围的介质，探测它们星系的致密区域。这种物质通常处于低电离状态，离爆炸点很远，因此代表了星系中正常的星际介质。在这里，我们提出的情况下，伽玛射线暴090426在z=2.609，其光谱表明，几乎完全电离的介质与低柱密度的中性氢。对于第一次，我们还观察到的Ly α吸收线的变化。光电离建模表明，我们正在探测来自爆发附近的材料（约80 pc）。宿主星系是两个发光的相互作用星系的复合体，这可能表明这次爆发可能发生在两个星系相互作用产生的宿主星系之外的孤立恒星形成区域。
2011-01-18 astro-ph.HE
