Observation in the MINOS far detector of the shadowing of cosmic rays by the sun and moon
MINOS远探测器在\unit [2070]{mwe}的深度使用1857.91活日积累的8354万宇宙射线μ子观测到月球和太阳对宇宙射线原色的遮蔽。月球的阴影在\unit [5.6]{ $σ$ }水平上被探测到，太阳的阴影在\unit [3.8]{ $σ$ }水平上被探测到。月球阴影被用来量化探测器的绝对天体物理指向为0.17 \pm 0.12^ \circ。行星际磁场效应的暗示在太阳和月亮阴影中都被观察到。
2010-08-10 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
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
A New Component from the Quiet Sun: Synchrotron Radiation from Galactic Cosmic-Ray Electrons
安静的太阳，即在其非耀斑状态或非耀斑区域，发出从无线电到紫外线的热辐射。平静的太阳也产生非热辐射，由于银河宇宙射线（GCR）与太阳气体和光子的相互作用，在伽马射线中观察到。我们报道了一个新的组成部分：GCR电子在太阳磁场中的同步辐射。据我们所知，这是第一次在理论上声称和模拟这种排放。我们发现，所测量的GCR电子的能量从几十GeV到几TeV产生同步辐射的X射线，这是几个数量级低于目前的上限的宁静太阳RHESSI和FOXSI设置。对于径向减小的太阳磁场，我们发现预期的同步辐射强度几乎是恒定的太阳盘中，在太阳附近达到峰值，并迅速下降远离太阳。我们还估计同步辐射从无线电到伽马射线，我们比较它与目前的观测，特别是与LOFAR。虽然与太阳热辐射相比，从无线电到紫外线的辐射可以忽略不计，但这种辐射可以通过NuSTAR和未来更有前途的FOXSI观测在高能量下观测到。这可能会限制太阳的CR密度和磁场强度。这一研究为理解宁静太阳及其环境提供了一个更完整的描述和可能的新途径。
2022-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Extinction of the TeV Gamma-Ray Background by Sunlight
我表明，对太阳光的生产引入了相当大的各向异性的宇宙背景的TeV的伽马射线。太阳方向的各向异性幅度超过了太阳相对于宇宙静止坐标系运动的宇宙偶极各向异性。
2022-07-01 astro-ph.HE hep-ph
The First Survey of Quiet Sun Features Observed in Hard X-Rays With NuSTAR
我们提出了第一次调查安静的太阳功能观察到的硬X射线（HXR），使用核光谱望远镜ARray（NuSTAR），HXR聚焦光学望远镜。最近的太阳极小期与NuSTAR的高灵敏度相结合，为在安静的太阳中对一系列特征进行首次HXR成像光谱提供了一个独特的机会。通过研究这些特征的HXR发射，我们可以检测或限制高温（>5 MK）或非热源的存在，以帮助了解它们如何与更大的更高能的太阳现象相关，并确定它们对加热太阳大气的贡献。我们报告了在2018年9月28日NuSTAR全磁盘安静太阳马赛克中观察到的几个特征，这是NuSTAR安静太阳观测活动的第一个，其中主要包括X射线亮点的稳定特征和后来演变为活跃区域的新兴通量区域，以及短暂的喷流。我们发现，特征的HXR光谱很好地符合等温模型，温度范围在2.0-3.2 MK之间。将NuSTAR数据与来自Hinode/XRT的较软X射线发射和来自SDO/AIA的EUV相结合，我们恢复了差分发射测量，确认了4 MK以上的少量显著发射。NuSTAR HXR光谱允许我们限制可能的非热发射，这仍然与零HXR检测一致。我们发现，只有一个功能（射流）是有一个潜在的非热上限能够供电加热观察。然而，即使在这里，非热电子分布必须非常陡峭（有效地单能量），具有3-4 keV之间的低能量截止。因此，在2018年9月的数据中发现的典型安静太阳特征中的较高温度或非热源非常微弱，如果存在的话。
2023-03-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Cosmic rays in galaxies: a probe of star formation
在星暴星系中心区域的宇宙射线能量密度，分别由射电和伽马射线测量的非热同步辐射和中性π介子衰变辐射推断，通常是U_p = O（100）eV/cm 3，也就是说，通常至少比银河系中心附近和其他恒星形成不太活跃的星系大一个数量级。我们首先表明，这些非常不同的能量密度水平反映了两种环境中各自超新星发生率的相似差异，考虑到（银河系）高能粒子的超新星起源，这并不意外。作为这种对应的结果，我们证明，有部分定量的证据表明，恒星初始质量函数（IMF）在星暴核具有低质量截断在~2M_sun，湍流介质的理论模型所预测的，与0.1M_sun的小得多的值，其特征在于低质量截断的恒星IMF在“正常”银河系环境。
2010-02-15 astro-ph.HE
Are 10 EeV cosmic rays extragalactic? Theory of cosmic ray diffusion at high energy
俄歇合作组织已经报道了在8 EeV以上的宇宙射线的到达方向上的大尺度各向异性。偶极方向，距离银河系中心125 $^\circ$，被认为是这些宇宙射线起源于银河系外的指示。我们表明，无论是理论上和直接数值模拟，这不一定是真的。起源于银河系并在银河系磁场中扩散的中等质量原子核可能具有指向远离银河系中心的偶极各向异性。我们的理论预测四极各向异性的数量级相同的偶极子。
2018-07-26 astro-ph.HE
Review on extragalactic cosmic rays detection
对超高能宇宙射线性质的理解是当前和未来天文台最有趣的开放性问题之一。预计这些粒子将在河外源中被加速。由于它们的低通量，它们的探测是通过地面实验间接观察广泛的空气簇射来完成的。回顾了检测技术和最新的结果，展望了未来的前景。
2016-12-23 astro-ph.HE
Cosmic rays in galactic and extragalactic magnetic fields
我们简要地回顾宇宙射线的来源，它们的组成和光谱，以及它们在银河系和河外磁场，规则和波动的传播。特别注意的是最近的X射线和γ射线观测结果，揭示了银河系宇宙射线的起源和皮埃尔俄歇天文台的超高能宇宙射线的挑战性的结果。概述了高能天体物理学和宇宙线天文学在确定超高能宇宙射线源、粒子加速机制、测量星系际辐射场和揭示不同尺度磁场结构等方面的前景。
2011-05-01 astro-ph.HE
Probing the cosmic ray mass composition in the knee region through TeV secondary particle fluxes from solar surroundings
通过对宇宙射线与太阳周围物质和辐射相互作用产生的高能γ射线、μ子和中微子的研究，探讨了估算初级宇宙射线能谱膝点以上质量组成的可能性。发现太阳$15^{o}$附近TeV的γ射线、μ子和中微子的理论通量对PeV能量范围内的宇宙射线的质量成分很敏感。通过未来的实验，这种TeV的伽马射线/中微子的检测的实验前景进行了讨论。
2017-03-15 astro-ph.HE
Search for gamma-ray emission from the Sun during solar minimum with the ARGO-YBJ experiment
宇宙射线与太阳大气的强子相互作用可以产生高能γ射线。伽玛射线光度与初级宇宙射线的通量和太阳磁场的强度都有关系。用$Fermi$观测到了200 GeV以下的γ射线，没有发现明显的能量截止。100 GeV以上的明亮伽马射线通量仅在太阳活动极小期被探测到。TeV范围内唯一可用的数据来自HAWC观测，但在太阳极小期之外。ARGO-YBJ数据集已被用于搜索2008年至2010年太阳活动极小期期间来自太阳的亚TeV/TeV伽马射线，费米数据涵盖的时间段相同。建立了一个包含太阳阴影、日盘辐射和逆康普顿辐射的模型，并利用卡方最小化方法对日盘γ射线信号进行了定量估算。结果表明，未探测到明显的γ射线信号，γ射线通量的上限为0.3 $-$ 7 TeV，置信度为95%。在低能量范围内，这些限制是一致的外推的费米-LAT测量太阳极小期期间，并与软化的伽马射线光谱低于1 TeV的兼容。他们还提供了一个实验上限，任何太阳盘发射TeV的能量。ARGO-YBJ的极限排除了通过长寿命介质预测伽马射线通量> $10^{-7}$ GeV $cm^{-2}$ $s^{-1}$低于1 TeV的暗物质湮灭模型。
2019-01-14 astro-ph.HE
Bounds on the origin of extragalactic ultrahigh energy cosmic rays from the IceCube neutrino observations
我们研究了能量范围从$10^{6}$ GeV到$10^{10}$ GeV的IceCube观测对河外高能宇宙射线起源的一般意义，假设高能中微子是由河外宇宙中质子的光生产生的。冰立方观测到的PeV能量中微子通量给出了它们源中质子的光介子产生光学深度和河外宇宙射线质子分量强度的强界。中微子通量意味着河外宇宙射线源的光学深度应该大于$\sim 0.01$，并且对观测到的10 PeV的大量宇宙射线的贡献超过百分之几。如果来自这些河外源的宇宙射线的光谱远远超过1 EeV，中微子通量表明河外宇宙射线在1 EeV及以上的观测到的总宇宙射线通量中占主导地位，有利于宇宙射线的倾斜跃迁模型。在这种情况下，宇宙射线源也需要是有效的中微子发射器，光学厚度接近1。最高能量的宇宙射线（$\sim 10^{11}$ GeV）源不应该随着红移而强烈演化，以解释冰立方的观测结果，这表明任何涉及遥远的强大天体的宇宙射线辐射场景都是强烈不受欢迎的。这些考虑的结论是，没有一个已知的河外天体可以同时是PeV和trans-EeV能量宇宙射线的来源。我们还讨论了宇宙线在磁化星系际空间中的传播对观测到的宇宙线总通量与中微子通量之间的联系的可能影响。
2014-12-17 astro-ph.HE
Vertical position of the Sun with $γ$-rays
我们举例说明了一种方法，用于估计太阳的垂直位置以上的银道面的$γ$射线观测。$γ$射线波长的光子特别适合于银河系的几何和运动学研究，因为它们不会被星际气体或尘埃消光。在这里，我们使用$\mathrm{^{26}Al}$在$1.809\,\mathrm{MeV}$的放射性衰变线，对INTEGRAL卫星上的光谱仪SPI的数据进行最大似然拟合，作为概念验证研究。我们简单的分析3D发射率模型是视线集成的，并作为太阳的垂直位置的函数而变化，给定到银河系中心的已知距离。我们发现太阳的垂直位置$z_0 = 15 \pm 17\,\mathrm{pc}$以上的银河平面，与以前的研究一致，发现$z_0$之间的范围$5$和$29\,\mathrm{pc}$。尽管目前MeV仪器的灵敏度比其他波长的望远镜低几个数量级，但这一结果再次揭示了软$γ$射线望远镜被忽视的能力。我们进一步调查可能的偏差估计的垂直范围的$γ$射线发射，如果太阳的位置设置不正确，并发现，更大的真实范围，它受观测者的位置。在$\mathrm{^{26}Al}$的情况下，内（全）银河系中的$150,\mathrm{pc}$（$700\,\mathrm{pc}$）的指数标度高度，这可能导致高达$25\,\%$的错误估计。
2019-10-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Angular, spectral, and time distributions of highest energy protons and associated secondary gamma-rays and neutrinos propagating through extragalactic magnetic and radiation fields
本文利用小角和连续能量损失近似下玻尔兹曼输运方程的解析解，研究了最高能量质子、次级中微子和同步辐射γ射线在星系际磁场和辐射场中传播的角、谱和时间特性。
2010-06-05 astro-ph.HE
Ultra-high energy cosmic rays from supermassive black holes: particle flux on the Earth and extragalactic diffuse emission
本文讨论了在超大质量黑洞周围的吸积盘中，宇宙射线在电场中被加速到超高能（E> 4 × 10^19 eV）.粒子注入谱被假定为比那些在冲击波阵面上加速形成的谱更硬。结果表明，具有注入谱的宇宙射线对地基阵列探测到的粒子通量的贡献很小。但在河外空间，粒子产生的扩散伽马射线发射的显着通量与费米LAT仪器（费米空间天文台机载）获得的数据相比。还推导了在河外空间传播的宇宙射线产生的中微子强度。级联中微子的模型强度远低于天体物理中微子的模型强度。得出的结论是，可能的超大质量黑洞是宇宙射线源，在地球上检测到的粒子通量略有贡献，但这些来源应考虑分析时，河外弥漫伽玛射线辐射的组件。
2018-11-27 astro-ph.HE
High energy neutrinos from the Sun
太阳是高能中微子的主要来源。这些中微子在太阳吸收高能宇宙射线后作为次级粒子出现，在那里找到一个低密度的环境（比我们的大气层薄得多），大多数次级π介子，K介子和μ子可以在失去能量之前衰变。太阳中微子通量计算中的主要不确定性是由于磁场对带电宇宙射线吸收率的影响。我们使用最近的数据从HAWC的宇宙射线阴影的太阳来估计这个速度。我们计算了太阳中微子的通量，结果表明，在天顶角θ_z=30^o/150^o，在1 TeV时，太阳中微子的通量比大气中微子的通量大10倍以上。我们获得的通量具有独特的光谱和风味成分，并且可以在当前和即将到来的中微子望远镜中检测到。特别是KM 3 NeT，看起来非常有希望：它将看到太阳在天空中（那里的大气背景比地平线附近低），并期望有非常好的角分辨率（太阳的半径只有0.27 ^o）。
2017-11-07 astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic propagation of ultrahigh energy cosmic-rays
本文综述了高能宇宙射线（UHECR）的河外传播。我们提出了质子和原子核的不同能量损失过程，以及它们对UHECR谱和组成的能量演化的预期影响。我们讨论了皮埃尔俄歇天文台最近提供的成分分析的可能影响。河外磁场的影响和可能偏离的直线的情况下也提到，以及生产的次级宇宙成因中微子和光子和约束，他们的观察将意味着UHECRs的起源。最后，我们简要讨论了解决UHECRs之谜的多信使方法的相关性。
2011-11-14 astro-ph.HE
Cosmic rays: extragalactic and Galactic
通过对高能粒子流$E>3\cdot 10^{18}eV$的分析，表明河外射线功率密度随能量的分布符合幂律分布${\bar q}(E)\propto E^{-2.7}$，其$2.7$指数与银河宇宙射线在所谓“膝”前的分布$E<3\cdot 10^{15}eV$相同。然而，河外源的平均功率，这是${\cal E}\simeq 10^{43}erg \,s^{-1}$，至少两个订单超过宇宙射线由银河系发射的功率，假设星系的密度估计为$N_g\simeq 1 Mpc^{-3}$。考虑到这种能量可以由活动星系核的相对论喷流提供，其能量为${\cal E}\simeq 10^{45} - 10^{46} erg \, s^{-1}$，我们估计河外宇宙射线源的密度为$N_g\simeq 10^{-2}-10^{-3}\, Mpc^{-3}$。假设银河射线和河外射线具有相同的性质，我们得出结论，银河射线是由银河系中心在过去活动期间发射的相对论喷流产生的。两极喷流的残余物现在以相对论性气体气泡的形式出现在银河平面的上方和下方。在银河系射线的光谱中观察到的断裂（“膝盖”），可以用高能粒子$E>3\cdot 10^{15}eV$从银河系中的快速逃逸来解释，因为宇宙射线的扩散系数依赖于能量$D\propto E^{0.7}$。所获得的粒子密度分布指数与能量的关系，$N(E)\propto E^{-2.7-…
2014-06-25 astro-ph.HE
Inverse problem for extragalactic transport of ultra-high energy cosmic rays
超高能宇宙射线在充满背景辐射的膨胀宇宙中传播过程中，其能谱和成分是不断变化的。我们开发了一个数值代码的宇宙线输运方程的反问题的解决方案，可以确定平均源谱的不同的核在地球上观测到的宇宙线光谱。采用这种方法，质子和铁原子核的注入谱在河外源被发现，假设只有这些物种在源加速。利用俄歇实验数据和望远镜阵列+ HiRes实验的组合数据对该方法进行了说明。
2015-03-16 astro-ph.HE
Particle Acceleration and Transport at the Sun Inferred from Fermi/LAT Observations of >100 MeV Gamma-rays
来自太阳的持续伽马射线发射（SGRE）事件与超快（2000 km/s或更高）晕日冕物质抛射（CME）和十米-百米（DH）波长的II型射电爆发有关。SGRE持续时间与II型爆发持续时间线性相关，表明SGRE所需的> 300 MeV质子被加速产生II型爆发的数十keV电子的相同冲击加速。当磁连接良好时，相关的太阳高能粒子（SEP）事件具有硬谱，表明高能质子的大量加速。在Fermi/LAT于2014年1月7日观测到的SGRE事件中，GOES探测到的SEP事件具有非常软的光谱，没有太多超过100 MeV的粒子。这与SGRE的存在相矛盾，意味着存在大量> 300 MeV的质子。此外，II型爆发和SGRE的持续时间与它们之间的已知线性关系一致（Gopalswamy等人，2018，ApJ 868，L19）。我们表明，软频谱是由于不良的磁连接的冲击鼻地球观测。尽管爆发的位置（S15W11）靠近盘中心，但CME的传播是非径向的，使CME的侧面穿过黄道而不是鼻子。高能粒子在机头附近被加速，因此它们不会到达GOES，但它们会沉淀到喷发区域附近，产生SGRE。这项研究提供了进一步的证据，SGRE是由质子加速冲击和传播向太阳与大气离子相互作用。
2021-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Contribution of Cosmic Rays from Sources with a Monoenergetic Proton Spectrum to the Extragalactic Diffuse Gamma-Ray Emission
讨论了对地面阵列记录的粒子通量有微小贡献的超高能（E > 4 × 10^19 eV）宇宙射线的河外源。我们表明，从这样的源的宇宙射线可以产生一个显着的扩散伽马射线通量在星系际空间相比，费米LAT（机载费米空间天文台）获得的数据。一种可能的类型的活动星系核（AGN），其中宇宙射线质子可以被加速到1021 eV的能量被认为是这样的源的说明。我们的结论是，来自活动星系核的超高能宇宙射线对河外弥漫伽马射线辐射有重要贡献。此外，一个约束的分数正在考虑中的活动星系相对于BL Lac对象和射电星系已获得从比较与费米LAT数据。
2018-12-30 astro-ph.HE
The Compton-Getting origin of the large-scale anisotropy of Galactic cosmic rays
研究探讨了Compton-Getting效应如何影响银河宇宙射线的大尺度各向异性，并通过实验数据验证了该效应的存在与影响。
2025-11-22 astro-ph.HE
Extragalactic cosmic rays
本文回顾了超高能宇宙线物理的研究现状，在介绍了主要的实验结果和可能的解释之后，讨论了超高能宇宙线源的观测和理论限制。我还简要地评论了磁场的作用。结合这些限制，我认为，明亮的和众多的活动星系核类型的FR-I和塞弗特星系，或者超新星，是最有前途的UHECR源。最后，在结束之前，我简要介绍了会议上提出的几个模型。
2022-01-12 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic rays from a nearby extragalactic source in the diffusive regime
我们研究了宇宙射线在本超星系团磁场中的扩散对附近的河外源的能谱的影响。我们发现，强烈增强的能量以下的扩散和quasirectangular制度之间的过渡发生，以及在较低的能量与有限的源年龄的抑制，可以帮助解释所观察到的宇宙射线谱和组成的功能。讨论的情况下，附近的河外源的混合成分和刚性依赖的光谱占大多数观测到的宇宙射线在几个EeV以上的能量，而其余的河外源导致的扩散通量占主导地位，在较低的能量和下降到$\sim 0.1$ ~EeV。附近的源也可以自然地解释4~EeV以上的偶极各向异性测量，这些测量也可以帮助约束其随红移的演化。
2019-05-06 astro-ph.HE
Correlations between Ultrahigh Energy Cosmic Rays and Infrared-Luminous Galaxies
通过对红外光度大于10 ^{10} L_sun的PSCz星系进行红移角-红外光度扫描，证实了Pierre Auger天文台利用活动星系核的非均匀Veron-Cetty Veron（VCV）星表建立的UHECR视界。最强的相关性-对于z <0.016，psi = 2.1 deg，并且L_ir> 10 ^{10.5} L_sun-出现在小于0.3%的具有各向同性源方向的扫描中。当我们对使用UHECR能量阈值施加惩罚时，该阈值被调整为最大化与VCV的相关性，显著性降低至1.1%。由于PSCz星表是完整的，并且这些参数的体积有限，这表明皮埃尔·俄歇天文台发现的UHECR视界不是VCV星表的不完整性和其他特性的产物。UHECR和附近最高红外光度的PSCz星系之间的相关性的强度比大约90%的PSCz星系的光度分配混乱的试验更强。如果未来的数据证实，这一结果将表明，UHECR的来源更强烈地与明亮的红外星系比普通的，低红外光度星系。
2010-04-12 astro-ph.HE
Effects of the galactic magnetic field upon large scale anisotropies of extragalactic Cosmic Rays
到达地球的河外宇宙射线的到达方向的大尺度模式不同于通过银河磁场传播而到达银河晕的通量的到达方向。在这个过程中有两种不同的影响：轨道的偏转和（去）加速的电场组件由于银河系的旋转。宇宙线轨迹的偏转使得从某个方向到达晕的通量强度看起来是从另一个方向到达地球的。这适用于河外分布中的任何固有各向异性，或者甚至在没有固有各向异性的情况下，也适用于当观察者相对于宇宙射线静止坐标系移动时引起的偶极康普顿-吉丁各向异性。对于一个随太阳系运动的观测者来说，穿过银河系遥远区域的宇宙射线也会受到来自本地系统的相对运动（由于银河系的旋转）的电力，其中的场可以被认为是纯磁性的。这会产生粒子动量的微小变化，即使是各向同性的河外通量也会产生大尺度的各向异性。
2010-09-29 astro-ph.HE
Large-scale Galactic diffuse gamma rays observed with the Fermi Gamma-Ray Space Telescope
费米伽马射线太空望远镜上的LAT仪器正在进行20 MeV至300 GeV的全天勘测，其统计数据和角分辨率前所未有。这提供了大量关于银河系星际介质非热辐射的新信息，并对宇宙射线和银河系结构产生了影响。在中纬度的第一个结果已经显示出与基于宇宙射线直接测量的预测很好的一致性，这表明至少局部（距离太阳约1千秒差距内）的伽马射线发射是了解的。我们将使用LAT数据呈现来自天空区域的第一个光谱，以及选定能量的轮廓。这里的目的是评估与模型的一致性，并评估随着分析的成熟，我们可以期望学到什么。
2009-07-02 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
Hard X-ray emission lines from the decay of Ti-44 in the remnant of supernova 1987A
据推测，Ti-44的放射性衰变在Co-56和Co-57（在爆炸后的前三到四年内主导能量平衡的同位素）完全衰变之后，为超新星遗迹的红外、光学和紫外辐射提供了动力，直到喷出物与周围物质开始活跃的相互作用。模拟结果表明，在核心坍缩超新星中合成的Ti-44的初始质量为（0.02-2.5）× 10^{-4}太阳质量（M_sun）。来自这个Ti-44衰变的硬X射线和伽马射线只在仙后座A中被明确地观察到，这导致了Ti-44的初始质量值接近预测上限的建议只发生在例外情况下。对于超新星1987 A的残骸，由直接X射线观测得到Ti-44的初始质量上限为< 10^{-3} M_sun，并通过复杂的模型相关计算，由红外线曲线和紫外线光谱得到Ti-44的初始质量上限为（1-2）× 10^{-4} M_sun。在这里，我们报告的硬X射线观测超新星1987 A的遗迹中的窄带包含两个直接逃逸线的Ti-44在67.9和78.4 keV。测得的线通量意味着这种衰变提供了足够的能量来为后期的残骸提供动力。我们估计Ti-44的初始质量为（3.1+/-0.8）× 10^{-4} M_sun，接近理论预测的上限。
2012-11-12 astro-ph.HE
Puzzling Variation of Gamma Rays from the Sun over the Solar Cycle Revealed with Fermi-LAT
利用费米-LAT 15年数据，发现太阳伽马射线盘状成分通量随太阳活动周期正常变化，而扩展成分变化异常复杂，暗示内日球层宇宙射线输运机制或存在未知成分。
2025-07-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
TeV Solar Gamma Rays From Cosmic-Ray Interactions
由于宇宙射线与太阳物质和光子相互作用，太阳是GeV伽马射线的明亮来源。基本过程的关键方面仍然是个谜。在TeV范围内的发射，既没有观测也没有理论研究，可以提供关键的线索。新的实验HAWC（运行）和LHAASO（计划）可以以前所未有的灵敏度观察太阳。在本文中，我们预测非常高的能量（高达1000 TeV）的伽马射线通量从太阳盘和晕，由于宇宙射线强子和电子（$e^++e^-$），分别。我们忽略太阳磁场的影响，这是有效的TeV的能量，在较低的能量，这给出了一个理论上的磁盘流量的下限和理论上的晕通量的上限。我们表明，太阳晕伽马射线通量允许的$\sim 5$ -70 TeV宇宙射线电子谱的第一次测试。此外，我们表明，HAWC可以立即作出更强的测试与宇宙射线电子的非定向观测。这些伽马射线和电子研究将共同提供有关宇宙射线局部密度及其与太阳及其磁环境相互作用的新见解。这些研究也将成为测试新物理学的重要投入，包括暗物质。
2017-08-02 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
Solar gamma rays and modulation of cosmic rays in the inner heliosphere
第一个从静止的太阳伽马射线发射的证据是在EGRET的档案数据中发现的，后来被费米-LAT的观测所证实。这种辐射是由银河系宇宙射线（CR）穿透内日光层并与太阳大气和可见光子相互作用而产生的。太阳辐射的特征在于两个空间和光谱上不同的组件：（i）盘发射由于太阳大气中的CR级联，和（ii）空间扩展的逆康普顿（IC）发射由于CR电子散射太阳光子。与银河系CRs相关的两个分量的强度与太阳活动水平反相关，在太阳活动极小期最亮。在本文中，我们讨论了更新的IC组件的排放模型的基础上CR测量在不同水平的太阳活动，我们作出预测的e-ASTROGAM和AMEGO，提出了低能量伽马射线任务。
2017-12-28 astro-ph.HE
Extragalactic Propagation of Ultra-High Energy Cosmic Rays
在发现宇宙射线和各种实验努力100多年后，超高能宇宙射线（E > 100 PeV）的起源仍然不清楚。宇宙中高能粒子的产生和传播效应是高能天体物理研究的热点之一。随着过去几年中开发的先进模拟引擎的出现，以及实验数据的增加，我们现在处于一个独特的位置，可以以前所未有的精度对源和传播参数进行建模，并将其与大型观测站的测量数据进行比较。本文回顾了宇宙射线在光子背景和磁场中最重要的传播效应，并介绍了传播码的最新发展。最后，通过与实验数据的比较，给出了可能的天体物理参数的含义。
2014-09-20 astro-ph.HE
StellarICS: Inverse Compton Emission from the Quiet Sun and Stars from keV to TeV
对伽马射线中安静太阳的研究始于十多年前，并迅速引起了广泛的兴趣。来自安静太阳的伽马射线是由宇宙射线（CR）与其表面（圆盘分量）和光子场（空间扩展逆康普顿分量，IC）相互作用产生的。后一个分量在接近太阳时最大，即使在大的角距离上也在背景之上，延伸到整个天空。首先用EGRET检测，现在用Fermi-LAT研究，具有高度统计学意义。IC组件的观测使我们能够获得CR电子和正电子接近太阳和日光层的太阳活动和极性的各个时期的信息。它们允许了解CR相互作用和传播接近恒星，在日光层和太阳表面，并了解太阳本身，它的环境和它的活动。对太阳观测的分析通常是模型驱动的。因此，在模型计算和精确的CR测量的约束条件的进步是及时和必要的。在这里，我们提出了我们的StellarICS代码来计算来自太阳和单颗恒星的伽马射线IC发射。该代码是公开的，它被科学界广泛用于分析费米LAT数据。Fermi-LAT协作组使用它来制作与FSSC费米工具一起发布的太阳模型。我们的模型为分析和解释太阳和恒星的高能数据提供了基础。在介绍了Fermi-LAT能量范围内的更新太阳IC模型的例子后，我们将模型扩展到keV，MeV和TeV能量，用于预测未来可能的望远镜，如AMEGO，GECCO，e-ASTROGAM，HAWC，LHAASO，SWGO和目前的X射线望远镜。我们还预测了一些最接近和最明亮的恒星。
2021-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Iron Nuclei with Energy of 10^19 eV in Extragalactic Cosmic Rays Near Earth
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences（列别捷夫物理研究所，俄罗斯科学院）
本文研究能量为10^19 eV的河外宇宙射线中铁核的比例，发现即使源红移达0.2，未碎裂到达地球的铁核占比仍约10%，表明远距离源贡献显著。
2026-09-15 astro-ph.HE
Cosmic Ray Anisotropy as Signature for the Transition from Galactic to Extragalactic Cosmic Rays
通过计算银河系源发射的宇宙射线在地球上的各向异性，我们限制了从银河系到河外宇宙射线跃迁的能量。由于扩散近似在E/Z >~ 10^（16-17）eV时开始失效，我们使用银河系磁场模型并考虑其规则和湍流分量来传播单个宇宙射线（CR）。湍流场是在嵌套网格上生成的，该网格允许空间分辨率下降到秒差距的几分之一。假设银河系的CR源足够频繁，那么对于大部分较轻或中等的主要成分计算出的偶极子振幅超过了俄歇合作组在E ~ 10^18 eV附近测量到的偶极子边界。因此，在踝关节或以上的过渡将需要一个沉重的成分或一个相当极端的银河磁场强度>~ 10 μ G。此外，KASCADE-Grande的数据表明，在10^17 eV和10^18 eV之间的快速上升的质子贡献应该是河外起源的。如果重核在E >~ 10^18 eV处占主导地位，那么跃迁能量可以接近脚踝，如果银河系CR是由足够频繁的瞬变产生的，例如磁星。
2012-07-16 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
A 3D Monte Carlo calculation of the inverse Compton emission from the Sun and stars in presence of magnetic and electric fields
本文提出一种三维蒙特卡罗方法，用于在磁场和电场存在时计算太阳及恒星的各向异性逆康普顿发射，并给出太阳的预测结果。
2025-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Anisotropies of ultra-high energy cosmic rays diffusing from extragalactic sources
我们得到了从河外源附近扩散的超高能宇宙射线到达方向的偶极各向异性。我们讨论的能量制度的空间扩散和准直线的一个导致只是角扩散在较高的能量。我们从一个单一的来源，使用两种不同的数值模拟验证的各向异性得到解析结果。对于一个方案与几个源在本地超星系团（与最近的源在一个典型的距离为几到几十Mpc），我们讨论了可能的过渡的情况下，其中各向异性占主导地位的几个源的能量低于几个EeV的制度，其中许多来源的贡献在较高的能量之间的情况。还讨论了非各向同性源分布的影响，表明它可以显着影响所观察到的偶极子。
2013-12-04 astro-ph.HE
Constraints on dark matter scattering with long lived mediators from observations of the Sun with the Fermi Large Area Telescope
太阳是间接暗物质搜寻的一个有希望的目标，因为来自银河系晕的暗物质粒子可以被引力捕获在其核心或外部轨道上，它们的湮灭可以导致标准模型粒子能够到达地球的最终状态。在这项工作中，我们已经考虑了一个场景中，暗物质粒子可以湮灭成对长寿命的介质，这反过来又可以从太阳和衰变成对的伽马射线或进入$b\bar{b}$，$τ^{+}τ^{-}$，$μ^{+}μ^{-}$通道，与生产的最终状态的伽马射线。所有这些过程预计将产生一个多余的伽马射线的能量谱朝向太阳。因此，我们分析了费米大面积望远镜在其运行的第一个13.5年收集的数据，寻找太阳伽马射线光谱中可能存在的过度现象。由于没有发现统计上显著的过量，我们设置了限制的暗物质核子散射截面的自旋相关和自旋无关的情况下。对于所有的介质衰变通道的探索和暗物质质量之间的几个GeV/c ${^2}$和1 TeV/c ${^2}$，我们已经发现，自旋相关和自旋无关的截面的上限范围从$10^{-45}$到$10^{-39}$ cm $^{2}$和从$10^{-47}$到$10^{-42}$ cm $^{2}$，分别。
2022-08-28 astro-ph.HE hep-ex
Studying the Temporal Variation of the Cosmic-Ray Sun Shadow Using IceCube Data
在TeV宇宙射线中，月球和太阳的遮蔽效应已被几个实验测量到，具有很高的统计意义。然而，与来自靠近月球方向的粒子不同，经过太阳附近的带电粒子不仅受到地磁场的影响，而且还受到太阳附近和行星际磁场的影响。由于后者经历了众所周知的11年周期-在此期间它可能变得高度无序-在地球上观察到的太阳投射的宇宙射线阴影预计会随着时间的推移而变化。我们提出了一个更新的宇宙射线月球和太阳阴影的分析使用的数据与冰立方中微子天文台。质量削减后的能量中值约为$50-60\,$ TeV，取决于所使用的宇宙射线通量模型，通过冰立方太阳阴影滤光器的初级宇宙射线诱导事件具有相对较高的能量。虽然月球阴影的结果证实了冰立方天文台的稳定性，但太阳阴影的结果显示出与太阳活动和太阳磁场理论模型相关的明显变化。
2019-08-27 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Cross Correlation of the Extragalactic Gamma-ray Background with Thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect in the Cosmic Microwave Background
星系团中的宇宙射线是研究宇宙中大尺度结构的能量过程的独特探测器。精确测量星系团中的宇宙射线对于提高我们对团内介质（ICM）中非热成分的理解以及宇宙学分析中星系团质量估计的准确性至关重要。本文对河外γ射线背景和宇宙微波背景中的热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应进行了互相关分析。预期的互相关信号将包含有关$z\sim0.1-0.2$最大质量星系团中宇宙射线诱导的伽马射线发射的丰富信息。我们分析了伽马射线背景图与8年的数据所采取的费米卫星上的大面积望远镜和公开可用的tSZ图普朗克。我们确认，测得的互相关是一致的零检测，因此，它使我们能够把最严格的约束宇宙射线质子在冲击和周围的星系团的加速效率。我们发现，在$2σ$置信水平下，当星系团的流体静力学质量偏差为30%时，加速效率必须小于5%，且流体静力学质量偏差对我们的结果没有显著影响.我们的约束意味着ICM中的非热宇宙射线压力只能引入$\le 3\%$水平的流体静力学质量偏差，强调宇宙射线本身不能解释普朗克分析推断的质量偏差。最后，我们讨论了切伦科夫望远镜阵列未来的可探测性前景的宇宙射线诱导伽马射线从英仙座集群。
2020-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Galaxy structure with VHE $γ$ rays
本文利用 HGPS 的 VHE $γ$ 射线源纬度通量剖面，结合三种镜像对称模型并考虑观测偏差，估计太阳相对银道面的位置，发现其对观测到的源分布不对称性有显著影响。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Solar Probe of Dark Matter Decay in the Galaxy
King’s College London（伦敦国王学院）
本文研究太阳通过逆康普顿散射将暗物质衰变产生的电子正电子转化为γ射线的信号，提出利用太阳周围区域的高能γ射线观测来探测暗物质衰变，为暗物质研究提供新的局部探测方法。
2026-03-31 astro-ph.HE hep-ph
Ultra High Energy Particles Propagation and the Transition from Galactic to Extra-Galactic Cosmic Rays
讨论了超高能宇宙射线在天体物理背景中传播的基本特征，比较了两种计算超高能宇宙射线通量的方法。我们还讨论了银河系和河外宇宙射线之间的过渡问题，使用流量的理论结果比较不同的模型。
2012-07-09 astro-ph.HE hep-ph
The Sun at GeV--TeV Energies: A New Laboratory for Astroparticle Physics
太阳是天体粒子物理学的一个极好的实验室，但在GeV-TeV能量下仍然知之甚少。尽管太阳与宇宙射线传播和暗物质研究都有着巨大的关联，但直到最近几年，太阳才成为费米-LAT仪器精确伽马射线天文学的目标。观测结果中最令人惊讶的是GeV伽马射线通量的硬过量，它与太阳活动强烈反相关，特别是在费米-LAT可获得的最高能量下。大多数观测到的伽马射线发射的性质不能用现有的宇宙射线与太阳大气相互作用的模型来解释。跨越整个太阳周期的GeV-TeV伽马射线观测将为这些伽马射线的起源提供关键见解，从而提高我们对太阳环境的理解以及新物理搜索的前景，如暗物质。这些可以通过中微子和宇宙射线的新观测来补充。这些观测使太阳成为动态环境中粒子物理学的新试验场。
2019-03-30 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The Sun at TeV energies: gammas, neutrons, neutrinos and a cosmic ray shadow
高能宇宙射线到达太阳表面，并引发数千个次级粒子的簇射。其中大部分会被太阳吸收，但一小部分中性的会逃逸并到达地球。在这里，我们纳入了一个新的成分，这是必不可少的了解这些太阳粒子的流量：太阳的宇宙射线阴影。我们使用刘维尔定理来论证太阳磁场对各向同性宇宙射线通量的唯一影响是中断一些瞄准地球的轨迹并产生阴影。这个阴影揭示了给定刚度的宇宙射线穿过太阳的平均深度。然后在薄的太阳表面处理吸收的宇宙线通量，并且假设低能带电粒子的中性粒子发射是各向同性的，我们获得（i）与费米LAT观测一致的伽马通量，（ii）100-300中子/（m^2年）基本上产生于原生He核的分裂期，以及（iii）在能量高于0.1- 0.6TeV（取决于太阳相位和天顶倾角）时高于大气中微子背景的中微子通量。对宇宙射线阴影和太阳伽马通量的更精确测量，以及可能发现的中子和中微子信号，将提供有关太阳磁场、周期和内部的宝贵信息。
2020-02-20 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-ray propagation around the Sun: investigating the influence of the solar magnetic field on the cosmic-ray Sun shadow
宇宙线日影是由高能带电宇宙射线被太阳及其磁场阻挡和偏转而产生的，已被多种实验观测到，如Argo-YBJ、HAWC、Tibet和IceCube。最值得注意的是，阴影的大小和深度最近被证明与11年的太阳周期有关。这些测量有助于弥合太阳物理学和高能粒子天体物理学之间的差距，需要对日冕磁场中的宇宙射线传播有坚实的理论理解。本文的目的是建立宇宙射线太阳阴影的理论预测，以便识别可用于更详细研究这种联系的可观测量。为了确定宇宙线的太阳阴影，我们数值计算的带电宇宙射线的轨迹在5-316 TeV的能量范围内为五个不同的质量数。我们提出并分析了质子和铁，以及通常测量的宇宙射线组成的阴影图像。我们确认的观测建立的阴影效应的大小和平均太阳黑子数和太阳周期期间的磁场的极性之间的相关性。我们还表明，在低太阳活动，太阳的阴影的行为类似于偶极子，我们发现一个非单调的依赖于能量。特别是，阴影可以变得比完全未磁化的太阳所预期的几何圆盘明显得多。对于太阳活动频繁的时期，我们预测阴影单调地依赖于能量，并且对于所有测试的能量，阴影通常比几何阴影弱。这些效应在太阳阴影的能量分辨测量中应该是可见的，并且在未来可能成为太阳磁场混乱程度的独立测量。
2020-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
First Observations of Solar Halo Gamma Rays Over a Full Solar Cycle
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；The Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics（奥斯卡·克莱因宇宙粒子物理中心）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Center for Cosmology and AstroParticle Physics, The Ohio State University（俄亥俄州立大学宇宙学与天体粒子物理中心）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）
本研究通过分析15年费米-拉特数据，首次观测到太阳日冕伽马射线，揭示了太阳调制电势的时间变化和方位不对称性，为太阳附近天体物理过程提供了新见解。
2026-01-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The TeV Sun Rises: Discovery of Gamma rays from the Quiescent Sun with HAWC
本文基于HAWC观测站6.1年数据首次探测到宁静太阳盘面的TeV伽马射线（6.3σ），测得幂律谱参数并发现通量与太阳活动反相关，扩展了Fermi-LAT的GeV观测结果，揭示了太阳盘面辐射的新谜团。
2023-07-10 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Observation of the Shadows of the Moon and Sun Using the Pierre Auger Observatory at an Average Energy of $7\times10^{17}\,$eV
本文利用皮埃尔·俄歇观测站20年积累的超1060万事例，首次在平均能量7×10^17 eV下观测到月球阴影，显著性超3σ，并据此检验方向重建、推导有效角分辨率，同时报告了太阳阴影的类似研究结果。
2025-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Neutrinos from cosmic ray interactions in the Sun
撞击太阳大气层的宇宙射线会产生中微子，这些中微子在太阳中相互作用并振荡，并在前往地球的途中振荡。这些中微子有可能被中微子望远镜探测到，并将成为从太阳中的暗物质湮灭中寻找中微子的背景。我们计算了太阳中这些宇宙射线相互作用产生的中微子通量，并研究了地球上探测器附近产生μ子的相互作用。我们比较这两个经常地球大气中微子和太阳中的暗物质湮灭的信号的背景。我们的计算是基于事件的蒙特卡罗方法，应该是适合作为实验合作的模拟工具。我们的程序包与本文一起公开发布。
2017-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Fermi-LAT Observations of Two Gamma-Ray Emission Components from the Quiescent Sun
我们报告的探测高能伽马射线从静止的太阳与大面积望远镜（LAT）上的费米伽马射线太空望远镜（费米）在第一个18个月的任务。这些观测结果与最近太阳活动较低的时期相对应，当时宇宙射线引起的辐射最亮。这是第一次，观测的高度统计意义允许明确分离两个组成部分：由于太阳大气中的宇宙射线级联而产生的太阳圆盘点状发射，以及来自宇宙射线电子对日光层中太阳光子的逆康普顿散射的扩展发射。观测到的来自太阳盘面的积分通量（>100 MeV）为（4.6 +/- 0.2 [统计误差] +1.0/-0.8 [系统误差]）x10^{-7} cm^{-2} s^{-1}，比Seckel等人（1991年）的“标称”模型预测的高出约7倍。相比之下，观测到的以太阳为中心的20度半径区域的扩展发射的积分通量（>100 MeV），但不包括盘本身，（6.8 +/-0.7 [stat.] +0.5/-0.4 [系统]）x10^{-7} cm^{-2} s^{-1}，以及观测到的光谱和角分布，与逆康普顿发射的理论预测非常一致。
2011-04-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
