基于Fermi-LAT数据的年轻巨星团与宇宙线起源研究
宇宙线自发现以来，研究已过百年，其起源一直是一个科学难题。宇宙线在其加速区会与周围物质相互作用从而产生伽玛射线辐射，通过对其伽马射线辐射机制的研究，可以间接确定其是否为宇宙线加速源。年轻巨星团中大质量恒星由于其高速的星风和质量损失持续向星际空间注入大量动能，因此被认为是可能的宇宙线加速源。随着Fermi-LAT的观测数据的不断积累以及算法的不断升级，为研究宇宙线起源、粒子加速机制等方面提供了支持。本文基于Fermi-LAT的观测数据，研究银河系内年轻巨星团的伽马射线辐射机制和相关宇宙线物理过程。 我们通过分析Fermi-LAT的观测数据，在大质量恒星形成区船底座星云复合体周围发现了GeV的伽马射线辐射，具有显著的空间延展性，其空间分布与分子气体一致，用两个高斯盘的空间模型可以很好地解释。两个区域的伽马射线能谱分布均可用轻子和强子两种模型去拟合。区域A的谱较软且显示了一个明显的pion-bump特征，可能是由于A区的双星系统过亮引起，或是双星系统加速的软宇宙线和气体相互作用导致，但也不排除双星系统和大质量星团共同加速宇宙线的情况。B区的高气体密度和伽马射线辐射与分子气体的空间分布具有较好的一致性，其伽玛射线辐射可能起源于强子过程。两个区域的宇宙线径向分布不符合1/r的关系，可能由于该系统中的宇宙线是来自最近的一些脉冲过程，而不是持续注入的。 此外，我们利用Fermi-LAT的观测数据，对年轻巨星团RCW38周围的GeV伽玛射线辐射进行了研究，在RCW38的位置处发现了延展辐射的初步证据，其能谱较硬，与其他年轻巨星团系统类似。结合气体的分析，我们发现伽马射线辐射与离子化氢气体以及分子气体在空间上具有较好的一致性，且气体数密度较高。因此，我们认为该区域伽马射线辐射很可能来自于RCW38加速的宇宙线与周围气体的相互作用产生。
宇宙线;伽玛射线;年轻巨星团
广西大学
硕士
物理学
孙晓娜
2023
中文
P172
2024-01-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）