[論文レビュー] Gamma-ray sources at high latitudes (Extragalactic gamma-ray sources)

D. F. Torres|arXiv (Cornell University)|Aug 5, 2003

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、EGRETカタログにおける高緯度の銀河間ガンマ線源をレビューし、主に活動銀河核（AGN）が支配的であることを強調している。統計的性質、変動性、多波長相関を分析し、未解明の高緯度源が、放射度およびスペクトルの類似性からAGN、特にブラザールの可能性が高いと結論づけているが、分子雲や暗黒物質ハローといった代替候補についても議論が続いている。

ABSTRACT

This Chapter provides a review of $γ$-ray sources lying at high Galactic latitudes. Their statistical properties and variability status, as well as studies involving cross correlations with lower frequency catalogs and multiwavelength observations, are summarized. The case for active galactic nuclei is analyzed with special emphasis, since they represent the largest population of high energy sources known to date. Other potential $γ$-ray emitters (including nearby starburst galaxies, normal galaxies, molecular clouds in the Galactic halo, galaxy clusters, and radio galaxies) that may appear in the next generation of $γ$-ray catalogs and, perhaps, that might have been already observed by EGRET as unidentified detections, are discussed.

研究の動機と目的

• EGRETが検出した高緯度ガンマ線源の統計的性質および変動性を特徴づけること。
• 未解明の高緯度源がAGN、特にブラザールである可能性を、放射度、スペクトル指数、およびlog N–log S分布に基づいて評価すること。
• 未解明源の代替説明、すなわち星形成銀河、電波銀河、銀河団、および寒冷分子雲を評価すること。
• 未解明源が宇宙線またはバリオン的暗黒物質雲と関連している可能性を、マイクロ波および低エネルギーカタログとの相関を用いて検証すること。
• 多波長および同時観測の役割が源の同定をどのように進めるか、ガンマ線天文学の発展に与える影響を評価すること。

提案手法

• |b| > 10°の源について、3EGカタログの放射度およびスペクトル指数分布を用いた分析。
• 未解明の高緯度源の分布を既知のAGNと比較するためのlog N–log Sプロットの使用。ピーク放射度と平均放射度を区別する。
• AGNの分類を解釈するための統一モデルの適用、特にブラザールを異なる視線角から見た場合の解釈。
• 電波銀河のスタッキング解析により、EGRETデータと理論モデルを用いてガンマ線放射度の上限を導出する。
• 銀河ハロー内の宇宙線とp-p衝突によるガンマ線放射をモデル化し、寒冷分子雲のガンマ線放射を検討する。
• EGRET源と超高エネルギー宇宙線到達方向、およびWMAPマイクロ波データとのクロス相関を実施し、暗黒物質またはバリオン的雲との関連性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EGRETカタログにおける未解明の高緯度ガンマ線源は、主にAGN、特にブラザールであると考えられるか？
• RQ2 未解明の高緯度源のスペクトルおよび放射度分布は、既知のAGNとどのように比較できるか？
• RQ3 銀河ハロー内の寒冷分子雲は、弱く、スペクトルがやや柔らかく、広がった未解明ガンマ線源の集団を説明できるか？
• RQ4 バリオン的暗黒物質雲がp-p衝突によりガンマ線を放出するような集団が存在する証拠はあるか？また、それらは検出可能なマイクロ波対応体を予測するか？
• RQ5 EGRET源と超高エネルギー宇宙線到達方向との位置一致の有意性は何か？

主な発見

• 未解明の高緯度源は、低緯度源（スペクトル指数2.18 ± 0.04）と比較して、より弱く（スペクトル指数2.40 ± 0.04）、log N–log S分布が急であるため、別個の集団であると示唆される。
• 未解明の高緯度源のピーク放射度分布とAGNとの類似性から、多くの未解明源がAGN、特にブラザールである可能性があると示唆される。
• 超新星発生率が高いため、Gould Beltは、残骸内の宇宙線反応によって、弱く、スペクトルが柔らかい高緯度源の一部の起源として妥当である。
• 寒冷分子雲をガンマ線放射源としてモデル化すると強いマイクロ波放射が予測されるが、WMAPデータにはそのような明るく関連のないマイクロ波源は存在せず、この説明は大多数の源に対して否定される。
• 33個の超高エネルギー宇宙線とEGRETブラザール候補との間に有意な位置一致相関は認められず、統計的ゆらぎの確率は2σを超えており、物理的関連性は否定される。
• M87は、GLASTによる将来的なガンマ線検出の可能性が高いとされ、EGRETの上限は100 MeV以上で2.8×10⁻⁸ photons cm⁻² s⁻¹であり、理論的予測値はこのしきい値付近に位置する。