Understanding the TeV $γ$-ray emission surrounding the young massive star cluster Westerlund 1
背景：年轻的大质量星团（YMC）越来越成为讨论银河系宇宙射线（CR）起源的焦点。由这些星系团的强风吹出的超级气泡（SB）内的CR加速的命题避免了超新星遗迹冲击加速的标准范式所面临的问题。目的：我们提供了一个解释的最新TeV $γ$射线观测的区域周围的YMC韦斯特伦德1采取的高能立体系统（H.E.S.S.）。在考虑到发射的频谱和形态的情况下，在簇风终止激波处的扩散激波加速。由于Westerlund 1是YMC的典型例子，这样的研究与关于YMC对银河CR人口的作用的一般问题有关。研究方法：我们生成模型$γ$ -射线光谱，基于平流，扩散和冷却时间尺度的SB内部的粒子传播，并约束系统的关键参数。我们考虑强子发射质子-质子相互作用和随后的π衰变和轻子发射逆康普顿散射的所有相关的光子场，包括CMB，漫射和尘埃散射的星光，和Westerlund 1本身的光子场。讨论了磁场对冷却和传播的影响。Klein-Nishina效应被发现在确定电子布居的光谱演化中是重要的。结果：观察到的大部分$γ$射线的轻子起源是优选的。该模型在能量上是合理的，与强冲击的存在相一致，并允许观察到的能量无关的形态。强子模型面临两个主要问题：粒子被限制在发射区和不切实际的能量要求。
2023-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing the hadronic nature of the gamma-ray emission associated with Westerlund 2
几十年来，恒星形成区一直被认为是潜在的银河系宇宙射线加速器。宇宙射线加速可以通过观测非弹性质子-质子碰撞产生的伽马射线来探测，能量为GeV和TeV。我们分析了来自Westerlund 2方向的超过11年的Fermi-LAT数据，Westerlund 2是我们银河系中最大和研究最好的恒星形成区域之一。LAT源的光谱和形态特征与TeV区域（HESS J1023-575）中的特征一致，允许描述从几百MeV到几十TeV的伽马射线源。我们将介绍结果，并讨论与星团和辐射机制的识别的影响。
2021-09-16 astro-ph.HE
Fermi-LAT detection of gamma-ray emission in the vicinity of the star forming regions W43 and Westerlund 2
大质量恒星形成区的粒子加速可以通过各种可能的发射方案进行，包括大质量沃尔夫-拉叶双星碰撞风区的高能伽马射线产生（这里是WR 20 a和WR 121 a），集体风情景，星团中风吹气泡边界处的扩散冲击加速度，和爆发现象从热恒星风进入星际介质。鉴于最近费米-LAT探测到HESS J1023-575（在Westerlund 2附近），我们研究了另一个非常高能量（VHE）的伽马射线源，HESS J1848-0145（在W 43附近），可能与一个大质量星团有关。考虑到多波长的数据，特别是TeV的伽马射线，我们研究了现有的证据表明，与Westerlund 2和W 43一致的伽马射线发射可能起源于大质量星团中由上述机制加速的粒子。
2011-09-22 astro-ph.HE
X-ray emission from Westerlund 2 detected by SRG/ART-XC and Chandra: search for radiation of TeV leptons
本研究利用SRG/ART-XC和Chandra数据分析了Westerlund 2的X射线辐射，发现其光谱需要非热幂律分量来解释，该分量可能源于多TeV电子和正电子的同步辐射。
2023-09-07 astro-ph.HE
Probing the hadronic nature of the gamma-ray emission associated with Westerlund 2
几十年来，恒星形成区一直被认为是潜在的银河系宇宙射线加速器。宇宙射线加速可以通过观测在GeV和TeV能量下质子-质子非弹性碰撞中产生的伽马射线来探测。在本文中，我们分析了来自Westerlund 2方向的超过11年的Fermi-LAT数据，Westerlund 2是我们银河系中最大和研究最多的恒星形成区域之一。特别是，我们调查的特点，明亮的脉冲星PSR J1023-5746，占主导地位的伽马射线发射低于几个GeV的位置的Westerlund 2，和底层的扩展源FGES J1023.3-5747。分析结果在一个明确的标识FGES J1023.3-5747作为GeV对应的TeV源HESS J1023-575，通过其形态和光谱特性。这一发现为HESS J1023-575伽马射线发射的起源提供了新的线索，有利于发射的强子起源，由Westerlund 2提供动力，而不是与PSR J1023-5746相关的脉冲星风星云或星团本身有关的轻子起源。这一结果间接支持了恒星形成区可以对我们银河系中观测到的宇宙射线海做出贡献的假设
2021-05-19 astro-ph.HE
A deep spectromorphological study of the $γ$-ray emission surrounding the young massive stellar cluster Westerlund 1
年轻的大质量星团是极端的环境，并可能提供有效的粒子加速手段。事实上，它们越来越被认为是银河系内加速的宇宙射线（CR）的重要组成部分。韦斯特伦德1号是银河系中已知最大的年轻星团，是研究这一假说的主要候选者。虽然非常高能量的$γ$射线源HESS J1646-458过去曾在Westerlund 1附近被探测到，但它的关联并不能被确定。我们的目标是确定物理过程负责的$γ$射线发射周围Westerlund 1，从而更好地了解大规模的星团在银河系CR加速的作用。使用高能立体系统（H.E.S.S.）记录的164小时数据，我们对HESS J1646-458的$γ$ -射线发射进行了深入的光谱形态学研究。我们还采用了H I和CO的观测区域来推断存在的气体，可以作为目标材料的相互作用的加速CR。我们检测到大规模（$\sim 2^\circ$直径）$γ$射线发射与复杂的形态，表现出壳状结构，并显示没有显着的变化与$γ$射线能量。发射的组合能谱扩展到几十TeV，并且在整个源区是均匀的。我们没有发现一个明确的相关性的$γ$射线发射与气体云通过H I和CO的观测。我们的结论是，在该地区的已知对象，只有韦斯特伦德1可以解释大部分的$γ$射线发射。几个CR加速位点和机制是可以想象的，并详细讨论。（节略）
2022-11-10 astro-ph.HE
Extended gamma-ray emission in the vicinity of the Westerlund 1 massive star cluster and Kes 41 supernova remnant seen by the Fermi Large Area Telescope
Univ Toulouse, CNES, CNRS, IRAP（图卢兹大学，法国国家空间研究中心，法国国家科学研究中心，天体物理研究所）；Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-Supaero)（高级航空与航天学院）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Université Bordeaux, CNRS, LP2I Bordeaux, UMR 5797（波尔多大学，法国国家科学研究中心，波尔多强相互作用与粒子物理研究所）；INAF Osservatorio Astrofisico Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）
利用费米LAT数据，在Westerlund 1星团和Kes 41超新星遗迹附近发现三个扩展伽马射线发射成分，支持中间尺度发射结构的存在。
2026-09-10 astro-ph.HE
Diffuse gamma-ray emission toward the massive star-forming region, W40
我们报告了在年轻恒星形成区W 40探测到高能γ射线信号。利用费米大天区望远镜（Fermi-LAT）10年的Pass 8数据，我们提取了一个扩展的伽马射线过剩区域，其显著性约为18 σ。辐射具有光子指数为2.49 +/- 0.01的光谱。电离气体含量的空间相关性有利于γ射线发射的强子起源。伽马射线产生区的宇宙射线（CR）质子总能量估计为10^47尔格。然而，这可能是局部加速器（可能是大质量恒星）在整个系统寿命期间释放的宇宙射线（CR）总能量的一小部分。如果是这样的话，W 40，以及早期从天鹅座茧、韦斯特隆德1、韦斯特隆德2、NGC 3603和30 Dor C探测到的伽马射线，支持了年轻星团是有效的CR工厂的假设。这一结果的独特之处在于，伽马射线发射是第一次从星团本身而不是从周围的“茧”中探测到的。
2020-06-03 astro-ph.HE
EWOCS-II: X-ray properties of the Wolf-Rayet stars in the young Galactic super star cluster Westerlund 1
基于 Chandra 观测，对 Westerlund 1 星团中 WR 星进行最深入的 X 射线研究，探测到 20 颗 WR 星，首次探测到 Fe XXV 发射线，并估计极高二元率（≥92%），表明双星性对形成丰富 WR 星群至关重要。
2024-08-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
eROSITA X-ray Analysis of the PeVatron Candidate Westerlund 1
本研究利用eROSITA数据分析了PeVatron候选体HESS J1646-458及星团Wd 1的X射线发射，未发现同步辐射证据，据此推断磁场强度上限为7 uG，表明纯轻子、强子及混合发射模型均与结果兼容。
2025-03-05 astro-ph.HE
EWOCS-I: The catalog of X-ray sources in Westerlund 1 from the Extended Westerlund 1 and 2 Open Clusters Survey
本研究发布EWOCS项目的Westerlund 1 X射线源星表，结合钱德拉望远镜新观测与存档数据，经探测验证得到5963个源，实现高灵敏度探测，为研究超大质量星团环境提供关键观测数据。
2023-12-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Gamma-rays and neutrinos from dense environment of massive binary systems in open clusters
最近在几个含有大质量恒星的疏散星团中观测到TeV的γ射线辐射。我们认为高能量的过程中发生的大质量的双星系统，并在其密集的环境中，假设核，从大质量恒星的恒星风，加速在碰撞区域的恒星风。我们计算了这些核在与恒星辐射和双星系统中大质量伴星的风物质碰撞时碎裂产生的质子和中子的注入率。质子和中子可以在恒星风腔和疏散星团内与物质相互作用，产生π介子，π介子衰变为$γ$射线和中微子。我们讨论的探测能力，这种$γ$射线发射的情况下，目前和未来的切伦科夫望远镜的两个二元系统船底座伊塔，在船底座星云，WR 20 a，在Westerlund 2疏散星团。我们还计算了质子在双星系统周围和疏散星团内产生的中微子通量。这种中微子发射面临着ANTARES对离散源中微子通量的上限和IceCube的灵敏度。
2014-10-28 astro-ph.HE
The Transition from Young to Middle-aged Supernova Remnants: Thermal and Nonthermal Aspects of SNR N132D
超新星遗迹（SNRs）是银河系宇宙射线加速器的主要候选者。它仍然是一个悬而未决的问题，当以及如何年轻的SNR，通常表现出强大的同步加速器X射线和GeV和TeV的伽马射线，经历状态过渡到中年SNR为主的热X射线和GeV的伽马射线。大麦云星云中的SNR N132 D是研究这种转变的理想目标，它表现出明亮的X射线和伽马射线，预期年龄约为2500年。我们发现，N132 D有一个温度> 5 keV的接近平衡的等离子体，或一个温度较低（约1.5 keV）的重组等离子体，重组时标（净）为8.8（7.0- 10.0千电子12厘米^-3秒）。结合在铁K线图像中观察到的中心填充形态，我们的结果表明N132 D现在正处于从年轻SNR到中年SNR的过渡阶段。我们已经限制了非热X射线的严格上限。明亮的伽马射线与微弱的非热X射线相比，表明伽马射线起源于强子。从射电到伽马射线的光谱能量分布显示质子截止能量为~30 TeV。这些事实证实了N132 D正处于从年轻到中年SNR的过渡阶段。大于10^51 erg的巨大热能和约10^50 erg的加速质子能量表明超新星爆炸可能非常活跃。
2018-03-26 astro-ph.HE
Detection of extended gamma-ray emission in the vicinity of Cl Danks 1 and 2
本文利用 Fermi 望远镜 15 年数据在 G305 恒星形成区探测到延展伽马射线源，发现其具有 π介子凸起特征，总宇宙线质子能量达 $10^{49}\ \rm erg$，支持年轻大质量星团是宇宙线加速器的假设。
2024-06-05 astro-ph.HE
Massive Stars as Major Factories of Galactic Cosmic Rays
确定本地观测到的宇宙射线（CRs）通量的主要贡献者是解决长期存在的CRs之谜的主要目标。我们报告了一个令人信服的相似性的能量和径向分布的多TeV的CR从观测中提取的非常高的能量（VHE）的$γ$ -射线对银河系中心（GC）和两个突出的集群的年轻大质量恒星，天鹅座OB 2和Westerlund 1。这种相似性我们解释为一个暗示，即负责弥漫的VHE $γ$射线发射的GC的CR是由位于GC中心的超紧凑星团加速的。推导出的CR密度随与星团距离的增加而减小的$1/r$是连续数百万年CR注入星际介质的明显特征。朝向星团的$γ$射线图像没有变亮，排除了$γ$辐射的轻子起源。母体质子的硬的、$\propto E^{-2.3}$型幂律能谱一直延续到$\sim$ 1 PeV。恒星风的动能转化为CRs的效率可以高达10%，这意味着年轻的大质量恒星可能作为质子PeVatron运行，对最高能量的银河系CRs的通量有主要贡献。
2019-03-09 astro-ph.HE
Diffuse emission of TeV Neutrinos and Gamma-rays from young pulsars by Photo-meson interaction in the galaxy
一般认为，年轻的快速旋转的质子星是粒子加速的重要场所，如果磁矩反平行于自旋轴（$\vecμ\cdot\vecΩ<0$），质子可以在极帽区以上被加速到相对论能量。为了获得TeV的银河系扩散中微子和γ射线，首先，我们用蒙特卡罗（MC）方法在银河系中产生了年龄小于$10^6$ yrs的年轻中微子样本;其次，高能质子与软X射线光子相互作用，通过光子过程产生中微子和高能γ射线（$p+γ\rightarrow Δ^+\rightarrow n+π^+/p+π^0$），这些X射线光子来自于中子星表面。结果表明，中微子的TeV扩散通量低于背景通量，这表明目前的中微子望远镜很难探测到它。
2013-04-14 astro-ph.HE
What sources are the dominant Galactic cosmic-ray accelerators?
超新星遗迹（SNRs）一直被认为是银河系宇宙射线的主要来源，这意味着它们提供了大部分能量来驱动宇宙射线以及PeVatron。由于缺乏PeV宇宙射线在SNR中存在的证据，以及理论上的考虑，使得这种假设无法成立。与此同时，最新的LHAASO和其他伽马射线结果表明，PeVatron潜伏在恒星形成区域内。在这里，我将讨论为什么信噪比仍然应该被认为是至少高达10 TeV的银河系宇宙射线的主要来源，但宇宙射线数据允许能量高达几PeV的宇宙射线的第二个组成部分。这第二个组成部分可能是超新星/SNRs的子集，恒星形成区域内的再加速，或超新星。作为一个特殊的情况下，我表明，最近的观测Westerlund 1的H.E.S.S.建议在这个区域内的扩散系数的低值，这是，连同阿尔文速度> 100公里/秒，一个先决条件，使恒星形成区域集体PeVatron由于二阶费米加速。
2022-12-24 astro-ph.HE
Implications of supernova remnant origin model of galactic cosmic rays on Gamma rays from young supernova remnants
人们普遍认为银河系宇宙射线起源于超新星遗迹（SNRs），在超新星爆炸波的扩散激波加速过程中，宇宙射线被超新星遗迹加速。在最近的理论发展的扩散冲击加速理论在信噪比，质子预计将加速在信噪比至少高达膝盖的能量。如果信噪比是真正的宇宙射线发生器，它不仅能加速质子，而且能加速比例合适的重核，重核的最大能量应该是质子的原子质量（Z）倍。在这项工作中，我们调查的影响，在信噪比的高能伽马射线产生的宇宙射线与周围物质的强子相互作用的重核加速。我们的研究结果表明，能量转换效率几乎是两倍的混合宇宙射线成分，而不是纯质子来解释观察，其次，如果宇宙射线粒子可以达到Z倍的膝盖能量，而不是200 TeV的能量，如前所述的非放大磁场的伽马射线通量将显着更高的几十TeV以上。这两种最大能量范式将在未来的伽马射线实验中得到区分，如切伦科夫望远镜阵列（CTA）。
2017-06-07 astro-ph.HE
Supernovae in compact star clusters as sources of high-energy cosmic rays and neutrinos
我们讨论了一个特定的人口的银河PeVatrons可能是银河宇宙射线（CR）的组成部分远高于PeV能量的主要来源。大质量恒星组成的致密星团中的超新星被认为是强有力的CR、中微子和伽马射线辐射源。在会聚激波流中非线性费米加速的数值模拟表明，这些加速器可以提供高达$10^{16}-10^{17}$ eV的非常硬的质子谱，该谱远高于在约$3\times10^{15}$ eV处的全粒子CR谱中的“膝”。我们认为，已知的超新星遗迹与年轻大质量恒星Westerlund I和Cl*1806-20的致密星团中的恒星风相互作用，可以与H.E.S.S.探测到的TeV伽马射线发射源相关联。可能是冰立方天文台探测到的一小部分高能中微子的来源。最近用LOFAR阵列进行的CR成分测量显示，在$10^{17}$ eV附近的能量处，轻质量分量可能主导所有粒子谱。如此强烈的光成分（主要是质子和氦）可能需要特定的银河系CR源，例如超新星与大质量恒星的致密星团相互作用，以及孤立的超新星遗迹。
2017-06-04 astro-ph.HE
Molecular Clouds as a Probe of Cosmic-Ray Acceleration in a Supernova Remnant
我们研究了超新星遗迹（SNR）中的宇宙射线加速及其逃逸。我们模拟了疏散星团Westerlund 2中隐藏的SNR和老年混合形态SNR W 28的非热粒子和光子谱。我们假设SNR冲击波在低密度空腔中传播，该空腔是通过祖星和/或以前的超新星爆炸的活动产生和加热的。我们指出，宇宙射线的扩散系数周围的SNR是小于1%的远离他们。我们将我们的预测与宇宙射线（费米和H.E.S.S.）照射的分子云的伽马射线谱进行比较。我们发现粒子的光谱指数约为2.3。这可能是因为粒子在Sedov阶段结束时被加速，并且因为粒子的能量依赖性逃逸和传播对光谱没有太大影响。
2009-11-25 astro-ph.HE
Gamma radiation from cosmic rays escaping a young supernova remnant: The case of Cas A
利用LHAASO对Cas A周围伽马射线的观测，约束粒子逃逸过程，计算逃逸宇宙射线谱，区分瞬时最大能量与积分谱抑制能量，证实该遗迹非PeVatron。
2025-09-10 astro-ph.HE
Ultrahard spectra of PeV neutrinos from supernovae in compact star clusters
星暴区有许多年轻的大质量恒星和超新星遗迹形成的强大恒星风，是高能宇宙线加速的有利场所。超新星冲击波与来自年轻恒星的致密星团的快风碰撞，使质子加速到远高于孤立SN中扩散冲击波加速的标准极限的能量。在这样的风超新星PeV加速器中，质子光谱很硬，在光谱的高能端有很大的通量，在非弹性核碰撞中产生大量的伽马射线和中微子。我们认为，在银河系Westerlund 1星系团的SN冲击可能会加速质子约40 PeV。一旦加速，这些CR将扩散到周围的稠密云层中，并产生中微子，其通量足以解释冰立方天文台从银河系内部检测到的一部分事件。
2015-09-12 astro-ph.HE
Contribution to Galactic cosmic rays from young stellar clusters
本研究评估了年轻星团（YSC）合成种群通过集体风终端激波加速产生的银河系宇宙射线总通量，发现若风泡内扩散为玻姆扩散且谱斜率更硬，YSC可显著贡献$\gtrsim 100$ TeV能量的宇宙射线。
2023-10-24 astro-ph.HE
Core-collapse supernova inside the core of a young massive star cluster: 3D MHD simulations
本文通过三维MHD模拟研究类似Westerlund 1的年轻大质量星团内部超新星爆发，量化其弛豫、X射线辐射、磁场填充及高能粒子加速条件。
2023-11-03 astro-ph.HE
Wolf-Rayet stars in young massive star clusters as potential sources of Galactic cosmic rays
对于大多数元素来说，在宇宙射线（CR）中看到的同位素比率与太阳风中的相似。最重要的例外是$^{22}$ Ne/ $^{20}$ Ne，其中CR值是$\sim 5$乘以太阳风。根据最新的核合成模型，大量的$^{22}\mathrm{Ne}$产生于沃尔夫-拉叶星（WR）。在碳序WR星的风中，即，WC星的同位素比值$^{22}\mathrm{Ne}$ / $^{20}\mathrm{Ne}$可能比太阳风中的大得多。在这里，我们认为产生的CR的$^{22}\mathrm{Ne}$ -丰富的WR风的年轻的大质量恒星，如韦斯特伦德~1紧凑的集群。我们假设，有效的CR加速集群发生在WR的寿命在合奏的冲击波从多个大质量的恒星风。我们估计所有银河系的CR的一部分，这些来源可能会产生一组给定的参数。
2019-10-18 astro-ph.HE physics.space-ph
eROSITA - Nearby Young Stars in X-rays
X射线巡天非常适合探测、识别和研究年轻恒星，因为它们具有高水平的磁活动，因此X射线亮度也很高。光谱-伦琴-伽马（SRG）卫星上的eROSITA仪器将进行X射线全天勘测，其灵敏度将超过现有数据一个数量级。这项为期4年的调查预计将在X射线中探测到50多万颗恒星和恒星系统。
2015-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
EWOCS VII : Unveiling the faint diffuse X-ray emission in Westerlund 1
Universidad Nacional de Río Negro（里奥内格罗国立大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；Space Sciences STAR Institute, University of Liège（列日大学空间科学STAR研究所）；Dublin Institute for Advanced Studies（都柏林高等研究院）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；Astronomisches Rechen-Institut（天文计算研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo G.S. Vaiana（意大利国家天体物理研究所巴勒莫G.S.瓦伊亚天文台）；Dipartimento di Fisica e Chimica E. Segrè, Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学E.塞格雷物理化学系）；Instituto de Astronomı́a y Fı́sica del Espacio (CONICET-UBA)（空间天体物理学研究所（CONICET-UBA））；School of Physics and Astronomy, University of Birmingham（伯明翰大学物理与天文学院）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；The William H. Miller III Dept. of Physics & Astronomy, Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学威廉H米勒三世物理与天文系）
本研究针对近邻超大质量星团Westerlund 1，利用钱德拉ACIS-I观测数据分离点源后分析其弥散X射线辐射，揭示了不同区域的辐射机制及星团风性质，为恒星反馈研究提供了关键观测依据。
2026-08-24 astro-ph.HE
First detection in gamma-rays of a young radio galaxy: Fermi-LAT observations of the Compact Symmetric Object PKS 1718-649
本文报道了用{ \it Fermi}卫星上的大视场望远镜（LAT）对一个年轻射电星系PKS 1718 $-$ 649的$γ$射线探测。第三个{ \it Fermi} γ射线LAT星表（3FGL）包括一个不相关的$γ$射线源，3FGL J1728.0 $-$ 6446，位于PKS 1718 $-$ 649附近。使用最新的Pass 8校准，我们确认$γ$射线源的最佳拟合$1 σ$位置与PKS 1718 $-$ 649的无线电位置兼容。交叉匹配的$γ$射线源的位置与来自几个目录的耀变体源的位置产生负面的结果。因此，我们得出结论，PKS 1718 $-$ 649是最有可能的对应物，以不相关的LAT源。我们得到一个探测检验统计量TS $\sim 36$（$>$ 5 $σ$），其最佳拟合光子谱指数$Γ=$ 2.9 $\pm$ 0.3和0.1-100 GeV光子通量密度$F_{\rm 0.1-100GeV}=$（11.5 $\pm$ 0.3）$\times{\rm 10^{-9}}$ ph cm $^{-2}$ s $^{-1}$ .我们认为线性尺寸（$\sim$ 2 pc），运动学年龄（$\sim$ 100年），和源距（$z=0.014$）使PKS 1718 $-$ 649成为$γ$射线探测的理想候选者，在模型的框架内，提出最紧凑和最年轻的CSO可以有效地通过逆辐射产生GeV辐射。射电瓣非热电…
2016-04-07 astro-ph.HE
Search for VHE Gamma-Ray Emission from Young SNe with H.E.S.S
超新星（SN）遗迹是能量高达膝盖（10 ^15 eV）的宇宙射线加速点的理想候选者。也有人认为年轻的超新星（爆炸后约<1年）可能能够将宇宙射线加速到更高的能量。在年轻的SNe中宇宙射线加速的确凿证据将是产生甚高能（VHE，>10 GeV）伽马射线辐射。H.E.S.S.成像空气切伦科夫望远镜阵列是对这种辐射敏感的仪器。在这篇文章中，H.E.S.S.望远镜进行比较，最近出版的，河外SN目录，以确定巧合的意见。讨论了数据分析的结果。
2013-07-29 astro-ph.HE
Acceleration of cosmic rays by young core-collapse supernova remnants
上下文超新星遗迹（SNRs）被认为是银河系宇宙射线源的主要候选者。根据扩散冲击加速理论，SNR冲击产生指数为s = 2的幂律谱，可能在高能量下非线性地修改为更硬的谱。信噪比的观测通常表明粒子光谱比这更柔和，并显示出经典理论所不期望的特征。标准方法的已知缺点是假设SNR在均匀环境中演化，并且反向冲击不会加速粒子。放松这些假设增加了问题的复杂性，因为人们需要可靠的流体动力学数据的等离子体流以及良好的估计磁场（MF）在反向冲击。目标。我们发现，这两个因素是特别重要的年轻的核心崩溃SNR的演化在一个复杂的拱星介质中形成的风的祖星建模时。方法.我们使用高分辨率的数值模拟的SNR的流体动力学演化。而不是参数化的MF配置文件内的SNR，我们遵循平流的冻结MF内的SNR，从而获得的B场值在所有位置，特别是在反向冲击。为了模拟宇宙线加速，我们在测试粒子近似下求解了宇宙线输运方程。结果我们发现，复杂的等离子体流配置文件的核心崩溃信噪比显着修改的粒子光谱。此外，反向冲击强烈影响发射光谱和表面亮度。
2013-03-12 astro-ph.HE
Revisiting the Westerlund 2 Field with the H.E.S.S. Telescope Array
目标。之前对H.E.S.S.的观察望远镜阵列揭示了扩展的甚高能量（VHE; E>100 GeV）γ射线发射的存在，HESS J1023-575，与年轻的星团Westerlund 2一致。在发现时，观测到的辐射的来源并没有明确的确定，并且进行了后续观测以进一步研究这种γ射线源的性质。方法.对着疏散星团Westerlund 2的船底座区域进行了重新观测，使总曝光量增加到45.9小时。合并后的数据集包括33小时的新数据，现在允许搜索能量依赖的形态和详细的光谱。结果发现了一个新的硬谱VHE γ源HESSJ 1026 -582，其统计显著性为7σ。它的位置与费米LAT脉冲星PSR J1028-5819重合。LAT脉冲星的位置重合和射电/γ射线特征支持TeV辐射来自脉冲星风星云的假设。本文从深层H.E.S.S.的角度讨论了HESS J1023-575的性质。这些观测和最近的多波长发现，包括费米LAT脉冲星PSRJ 1022 -5746和该区域的巨型分子云。尽管VHE数据集得到了改进，但尚不可能清楚地识别HESS J1023-575发出VHE的天体，附近高能脉冲星和/或疏散星团的贡献仍然是一种可能性。
2010-09-15 astro-ph.HE
Discovery of Molecular and Atomic Gas associated with HESS J1646-458 (Westerlund 1): Spatial TeV Gamma-Ray and Interstellar Proton Correspondence
Gifu University（岐阜大学）；Nagoya University（名古屋大学）；Western Sydney University（西悉尼大学）
通过CO和HI观测，发现与年轻大质量星团Westerlund 1相关的分子云和原子云，其空间分布与TeV伽马射线壳层对应，支持强子起源模型。
2026-05-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the e$^+$e$^-$ excesses and the knee of the cosmic ray spectra -- hints of cosmic rays acceleration at young supernova remnants
超新星遗迹长期以来一直被认为是银河系宇宙射线的来源，最高可达千万亿电子伏特，但仍缺乏令人信服的证据。在这项工作中，我们探讨了宇宙线谱的微妙特征，如宇宙线谱的膝关节和电子/正电子通量的过度最近观察到的ATIC，H.E.S.S.，费米-拉特和帕梅拉。数值计算表明，在类似于年轻超新星遗迹的环境中，高能宇宙射线与背景光子相互作用产生$^+$-$^-$对的情况下，可以很好地再现宇宙射线谱的这些特征.这样一个连贯的解释的成功反过来又证明了至少有一部分宇宙射线可能在年轻的超新星遗迹中被加速。
2009-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Discovery of extended VHE γ-ray emission from the vicinity of the young massive stellar cluster Westerlund 1
Results obtained in very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) γ-ray observations performed with the H.E.S.S. telescope array are used to investigate particle acceleration processes in the vicinity of the young massive stellar cluster Westerlund 1 (Wd 1). Imaging of Cherenkov light from γ-ray induced particle cascades in the Earth's atmosphere is used to search for VHE γ rays from the region around Wd 1. Possible catalogued counterparts are searched for and discussed in terms of morphology and energetics of the H.E.S.S. source. The detection of the degree-scale extended VHE γ-ray source HESS J1646-45…
2011-11-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Search for Pulsed Very High-Energy Gamma Rays from Thirteen Young Pulsars in Archival VERITAS Data
我们进行了搜索的周期性发射在非常高的能量伽马射线波段（VHE; E > 100 GeV）从档案VERITAS数据集中的总曝光超过450小时，共13颗恒星。这组恒星包括许多在北半球可见的最明亮的年轻伽马射线恒星。数据分析的结果是没有探测到来自每个脉冲星的脉冲VHE伽马射线。使用两种方法，在95%的置信水平以上的三个能量阈值的VHE γ射线通量的上限推导出一个潜在的。这是第一次这样的搜索脉冲VHE发射从每个的脉冲星，和所获得的限制约束可能的通量分量表现在VHE的蟹状星云脉冲星。
2019-04-19 astro-ph.HE
Cosmic Ray Propagation in Turbulent Spiral Magnetic Fields associated with Young Stellar Objects
外部宇宙射线撞击与年轻恒星物体有关的星周盘，提供了一个重要的电离源，因此，在盘的演化和行星形成中起着重要作用。然而，这些进入的宇宙射线受到恒星/磁盘系统内部各种物理过程的影响，包括湍流磁场的调制。在全球范围内，这些场自然地提供了一个漏斗效应，其中来自较大体积的宇宙射线被聚焦到磁盘区域，以及一个磁镜像效应，其中宇宙射线由于场强的增加而被排斥。本文考虑宇宙线在类似于太阳风的湍流螺旋磁场中的传播。这种风与星际介质的相互作用定义了一个过渡半径，类似于太阳风顶，它提供了这个问题的外边界。我们构造了一个新的坐标系，其中一个坐标遵循螺旋磁场线，并考虑磁场在垂直方向上的扰动。磁湍流的存在将镜像点替换为值的分布，并将平均位置向外移动。因此，我们的研究结果有助于量化宇宙射线通量在星周盘中因恒星风形成的磁场结构的存在而减少的程度。本文所建立的新坐标系在其他天文应用中也是有用的。
2018-03-21 astro-ph.HE
Young stellar objects from soft to hard X-rays
磁活跃的恒星是有效的粒子加速和等离子体加热的场所，这些过程在日冕中已经得到了详细的研究。由于各种吸收过程，在年轻恒星物体中研究这种过程更具挑战性。然而，有证据表明，在非常年轻的恒星物体中存在剧烈的磁能释放。对年轻恒星环境的影响（例如，星周盘加热和电离、化学网络的操作、光蒸发）可能是实质性的。像Simbol-X上携带的硬X射线设备将为这些过程的详细研究奠定基础。
2009-04-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
3D simulations of young core-collapse supernova remnants undergoing efficient particle acceleration
在我们的银河系内，超新星遗迹被认为是宇宙射线的主要来源。然而，重要的问题仍然是关于强子和轻子成分的份额，以及超新星能量的一部分被引导到这些成分中。我们解决这样的问题，通过数值模拟的手段相结合的冲击波的动力学处理与粒子加速。执行3D模拟使我们能够生成热发射和非热发射的合成投影图和光谱，可以与多波长观测（无线电，X射线和伽马射线）进行比较。超新星有不同的类型，虽然它们的能量收支是相同的，但它们的残余物有不同的性质，因此可能以不同的方式对银河宇宙射线池做出贡献。我们的第一个模拟集中在热核超新星，像第谷的SNR，通常发生在一个基本上不受干扰的介质。在这里，我们提出了我们的核心坍缩超新星的三维模拟，如Cas A SNR，发生在一个更复杂的介质轴承的祖先恒星的风的印记。
2016-09-12 astro-ph.HE
Non-thermal emission from young supernova remnants in dense circumstellar environments
已知超新星遗迹会加速宇宙射线（CR），因为它们会发射非热的无线电波、X射线和伽马射线。然而，将CR加速到PeV能量的能力尚未得到证明。在几个年轻的SNRs的伽马射线光谱中存在截止点，这导致了PeV能量可能只在遗迹演化的最初阶段才能达到的想法。我们使用时间相关的加速代码RATPaC来研究宇宙射线在超新星扩展到大质量恒星周围的密集环境中的加速，在那里丰富的目标材料可能提供一条路径，通过当前和未来的实验来检测伽马射线。我们进行了球对称的1-D模拟，其中我们同时解决传输方程的宇宙射线，磁湍流，和流体力学流动的热等离子体在测试粒子的限制。研究了红超巨星（RSG）和亮蓝变星（LBV）周围自由膨胀风中星周介质（CSM）的典型参数。最大可实现的能量可能仅限于子PeV的能量，尽管靠近祖星的强磁场通过级联增强了连续性阻尼：我们发现最大CR能量为100-200 TeV，在爆炸后一个月内达到。在GeV（TeV）能量下，LBV前身的峰值亮度为1 e43 erg/s（1 e42 erg/s），而RSG前身的峰值亮度为1 e41 erg/s（1 e40 erg/s）。所有计算出的SN在<1个月后达到它们的伽马射线亮度峰值，然后只要SN激波保持在祖先的自由膨胀风中，就以~1/t的速率衰减。在爆炸进入自由膨胀的风后的几周到几个月，费米-LAT波段可能会出现潜在的可检测的伽马射线信号。
2021-09-10 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
On the energy distribution of relativistic electrons in the young supernova remnant G1.9+0.3
已知最年轻的银河系超新星遗迹G1.9+0.3的宽波段X射线观测提供了有关超新星遗迹演化早期阶段粒子加速的独特信息。基于钱德拉和NuSTAR卫星在二十多年的能量中获得的公开可用的X射线数据，我们推导出相对论电子的能量分布，假设检测到的X射线完全是同步辐射源。电子的加速被发现是一个数量级慢于由名义玻姆扩散制度中的冲击加速所提供的最大速率。我们讨论了这一结果的影响的背景下，在PeV能量的银河系宇宙射线的信噪比的贡献。
2016-12-07 astro-ph.HE
Diffuse Galactic Gamma-rays from star clusters
我们证明，年轻的星团有一个$γ$射线表面亮度的弥漫银河系发射（DGE）相媲美，并估计，他们的天空覆盖范围内的银河系的方向超过统一。因此，我们认为，它们构成了DGE的一个重要部分。
2020-08-25 astro-ph.HE
An ALMA view of the Jet-Arc CO clouds toward the TeV $γ$-ray source HESS J1023-575 and Westerlund 2; Evidence for the footprints of microquasar jets, the very powerful cosmic-ray accelerator in the Galactic disk
Nagoya University（名古屋大学）；Gifu University（岐阜大学）；Chiba University（千叶大学）；University of Tsukuba（筑波大学）；Konan University（神户学院大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）
本研究利用ALMA观测发现TeV γ射线源HESS J1023的喷流-弧CO云呈细丝状，结合磁流体动力学模型证实其为微类星体喷流的足迹，测得其宇宙线质子能量远超典型SNR，是银道面最强大的宇宙线加速器。
2026-09-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling of GeV-TeV gamma-ray emission of Cygnus Cocoon
作为银河系中能量最重要的发电站，OB-星协和超级气泡可能是银河系宇宙射线（CR）的重要加速场所。与超级气泡和星团有关的伽马射线源的发射轮廓表明，大质量恒星的风会持续加速粒子。最明亮的银河伽马射线源之一是天鹅座茧超级气泡，由多个仪器观察到，如费米-LAT，ARGO，以及最近的HAWC。本文讨论了超气泡中粒子的加速和输运模型，以解释天鹅茧的GeV-TeV γ能谱，该能谱在约1 TeV处有一个破缺。结果表明，高能质子的强子相互作用产生的伽马射线加速的大质量恒星和超新星在天鹅茧的风的冲击系综可以解释的意见。在最高能量的质子光谱形状取决于磁流体波动谱在茧。天鹅茧的可行解决方案可能适用于其他一些表现出类似行为的协会。我们简要地讨论了粒子加速过程的相似性和差异，在扩展的超级气泡和紧凑的年轻大质量恒星的集群为代表的Westerlund 1和2伽马射线源。
2022-03-18 astro-ph.HE
Suzaku Observation of the Fermi Cygnus Cocoon: Search for a Signature of Young Cosmic-Ray Electrons
银河系宇宙射线的起源仍然没有得到证实，但在恒星形成区发现了有希望的候选源。我们报告了一系列的X射线观测，与朱雀，对附近的恒星形成区的天鹅座X。他们的目标是比较费米LAT揭示的硬宇宙射线的$γ$射线茧上和外的漫射X射线发射。在排除点源和小尺度结构并扣除非X射线和宇宙X射线背景后，发现2- 10 ~keV的X射线强度分布随银河系纬度的增加而单调下降。这表明朱雀号探测到的大部分延伸辐射都来自银河脊。在两次观测中，我们导出了γ射线茧在2- 10 keV范围内X射线发射的$3.4 \times 10^{-8}~{\rm erg~s^{-1}~cm^{-2}~sr^{-1}}$和$1.3 \times 10^{-8}~{\rm erg~s^{-1}~cm^{-2}~sr^{-1}}$的上限。这些限制排除了能量在50 TeV以上的宇宙射线电子的存在，其通量水平能够解释伽马射线谱。它们与在伽马射线中观察到的TeV附近的发射截止相一致。本文还讨论了银河脊和局部弥散X射线的性质。
2015-02-04 astro-ph.HE
Stellar versus Galactic: The intensity of cosmic rays at the evolving Earth and young exoplanets around Sun-like stars
高能粒子，如恒星宇宙射线，由活跃的恒星（如年轻的太阳）以更高的速率产生，可能对地球和其他系外行星上的生命起源很重要。在这里，我们比较，作为恒星自转速率（$Ω$）的函数，从两个不同的人口的高能粒子的贡献：恒星宇宙射线加速脉冲耀斑事件和银河系宇宙射线。我们使用一个1.5D的恒星风模型结合空间一维宇宙线输运模型。我们制定的恒星宇宙线光谱的演化作为恒星旋转的函数。最大恒星宇宙射线能量随着旋转的增加而增加，即，更活跃/更年轻的明星我们发现，恒星宇宙射线占主导地位的银河系宇宙射线在可居住区的π介子阈值能量的所有恒星年龄考虑（$t_*=0.6-2.9\,$陀螺仪）。然而，即使在最年轻的年龄，$t_*=0.6\,$陀螺仪，我们估计，$\gtrsim\,80$兆电子伏恒星宇宙射线通量可能仍然是短暂的时间。在$\sim1\,$陀螺仪时，生命被认为已经出现在地球上，我们证明，恒星宇宙射线占主导地位的银河宇宙射线高达$\sim$ 4 $\,$ GeV的能量在耀斑事件。我们的结果$t_*=0.6\,$陀螺仪（$Ω= 4Ω_\odot$）表明，$\lesssim$ GeV恒星宇宙射线平流从恒星到1 $\,$ au和绝热损失的影响，在这个地区。因此，帕克太阳探测器和太阳轨道飞行器目前正在研究的内太阳风的性质对于精确计算年轻类太阳恒星周围的恒星宇宙射线非常重要。
2021-03-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Gamma ray emission from embedded young massive star clusters unveiled by Fermi-LAT
本研究通过Fermi-LAT数据分析年轻大质量星团的伽马射线发射，证实其作为银河系宇宙线额外贡献者，并评估其对宇宙线主体的贡献及未来观测前景。
2025-01-20 astro-ph.HE
A cosmic-ray loaded nascent outflow driven by a massive star cluster
Université Bordeaux, CNRS, LP2I Bordeaux（波尔多大学）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；IRAP, Université de Toulouse（图卢兹大学）；Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO)（航空航天高级学院）；INAF Osservatorio Astrofisico Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）
研究大质量恒星团韦斯特伦德1驱动的新生外流，通过伽马射线发射发现相对论电子从银盘出现，其与星团周围辐射偏移但连接平滑，且共同加速粒子能量密度高，暗示宇宙射线加载外流或为年轻大质量恒星团常见特征。
2026-07-20 astro-ph.HE
A young SNR illuminating nearby Molecular Clouds with cosmic rays
超新星遗迹HESS J1731 - 347显示出强烈的非热TeV伽马射线和X射线辐射，因此该物体目前正在将粒子加速到非常高的能量。这个年轻的SNR的一个显着特征是附近（投影约30 pc）的扩展源HESS J1729 - 345，目前尚未确定，但在空间投影与已知的分子云（MC）相吻合。我们模拟SNR的演变，以探讨从HESS J1729 - 345的TeV的排放可以解释为失控的强子宇宙射线（CR），照亮这些MC的排放。HESS J1729 - 345和HESS J1731 - 347的观测数据可以用HESS J1731 - 347的核心坍缩SN模型重现。从不同的祖星和他们的前超新星环境，我们模型潜在的SNR的演变历史，随着CR加速的SNR和CR的扩散。根据~（12）CO数据，采用距源3.2kpc的距离，给出了MCs的简化三维结构。针对非均匀环境，建立了一个基于蒙特卡罗的逃逸CR扩散模型。当采用祖星质量在20和25太阳质量之间的场景时，可以很容易地解释X射线数据所暗示的快速SNR前向冲击速度，其中SNR冲击目前仍在主序星（MS）泡内扩展。HESS J1729 - 345的TeV能谱与逃逸SNR的最高能量CR的发射相吻合，并使用了星系间CR的标准扩散系数。HESS J1729 - 345的TeV像可以用合理的MC三维结构来解释。在这个模型中，来自SNR本身的TeV发射以轻子发射为主。我们还…
2016-05-02 astro-ph.HE
The Supernova Remnant G296.7-0.9 in X-rays
目的：对超新星遗迹G296.7-0.9在0.2-12 keV的X射线波段进行了详细的研究。研究方法：利用XMM-Newton的数据，我们对G296.7-0.9进行了光谱成像分析，以推断残骸的基本参数，并寻找与之相关的年轻中子星的证据。它的X射线谱可用吸收非平衡碰撞等离子体模型来描述，氢密度为N_H=1.24 - 0.05 ^{+0.07} × 10^{22} cm^{-2}，等离子体温度为6.2^{+0.9}-0.8}百万开尔文。分析结果表明，其残留年龄为5800 ~ 7600年，距离为9.8 - 0.7 ^{+1.1} kpc。后者表明与附近的HII区域有空间联系。我们没有发现与残骸有关的年轻中子星的证据。
2012-12-17 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from young supernova remnants: hadronic or leptonic?
关于年轻超新星遗迹的伽马射线发射的性质的争论仍然是开放的。将这种辐射归因于强子过程而不是轻子过程，将为质子和原子核的加速提供证据，这一事实将符合非常流行的（但未被证实的）范式，即超新星遗迹是银河系宇宙射线的来源。在这里，我们讨论这个问题，特别关注研究得最好的伽马射线明亮的超新星遗迹：RX~J1713.7-3946。
2015-02-02 astro-ph.HE
Gamma rays from star clusters and implications for the origin of Galactic cosmic rays
本文通过解析计算星团伽马射线通量并与观测比较，证明若伽马射线源于强子过程，宇宙线在星团内必须穿越超过银河系平均的克拉梅奇，这对星团贡献及银河系输运范式提出挑战。
2025-01-27 astro-ph.HE hep-ph
Molecular and atomic gas in the young TeV γ-ray SNRs RX J1713.7-3946 and RX J0852.0-4622; evidence for the hadronic production of γ-rays
星际分子云是恒星形成的场所，也是宇宙线质子通过强子过程产生γ射线的目标。星际原子气体包裹着分子云，其密度也可能足以影响γ射线的产生。在这一章中，我们将回顾星际气体在分子和原子两种形式下的一些基本性质。在此基础上，对两个TeV年轻的γ射线信噪比RX J1713.7-3946和RX J0852.0-4622进行了分析，发现它们的γ射线与星际质子具有良好的空间对应关系。这种良好的空间对应性为这些超新星核反应堆中γ射线的强子起源提供了支持。强调了分子氢和原子氢作为宇宙射线质子靶的作用。目标星际介质（ISM）质子的聚集分布在超新星激波与ISM的相互作用中是至关重要的，而具有均匀ISM分布的模型是不可行的。最后，提出了在局域ISM中，致密的无分子原子气体可能占据暗气体的主要部分。
2013-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
High energy particles from young supernovae: gamma-ray and neutrino connections
年轻的核心坍缩超新星（YSNe）是高能中微子和伽马射线的工厂，因为冲击加速的质子与致密的环星介质中的质子有效地相互作用。我们探讨了IIn、II-P、IIb/II-L和Ib/c型YSNe次级粒子的探测前景。发现IIn型YSNe产生最大的中微子和γ射线通量，其次是II-P型YSNe。费米-LAT和切伦科夫望远镜阵列（IceCube-Gen 2）有可能探测到IIn型YSNe，最高可达$10$ ~Mpc（$4$ ~Mpc），其余的YSNe类型可以在更靠近地球的地方探测到。我们还发现，YSNe可能在扩散中微子背景中占主导地位，特别是在$10$ ~TeV和$10^3$ ~TeV之间，而它们并不构成费米LAT观测到的各向同性γ射线背景的主导成分。与此同时，IceCube高能量启动事件和费米-LAT数据已经允许我们排除YSNe模型参数空间的很大一部分，否则从这些瞬态的多波长电磁观测中推断。
2022-06-24 astro-ph.HE
