[論文レビュー] Corrected Table for the Parametric Coefficients for the Optical Depth of the Universe to Gamma-rays at Various Redshifts

F. W. Stecker, Matthew A. Malkan+1 more|ArXiv.org|Dec 1, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 27

ひとこと要約

本稿は、赤方偏移 0 < z < 6 の範囲で、宇宙の高エネルギーγ線に対する光学的厚さをモデル化した先行研究における誤ったパラメトリック係数を是正する。ベースラインおよび高速進化モデルの再評価による適合パrameterを用いることで、Eγ < 2 TeV（z ≤ 1 では最大10 TeV）の範囲でτの正確な推定が可能となり、10⁻² < τ < 10² の範囲で有効である。是正により、宇宙論的文脈におけるγ線の伝播モデル化が信頼できるものとなる。

ABSTRACT

Table 1 in our paper, ApJ 648, 774 (2006) entitled "Intergalactic Photon Spectra from the Far IR to the UV Lyman Limit for 0 &lt; z &lt; 6 and the Optical Depth of the Universe to High Energy Gamma-Rays" had erroneous numbers for the coefficients fitting the parametric form for the optical depth of the universe to gamma-rays. The correct values for these parameters as described in the original text are given here in a corrected table for various redshifts for the baseline model (upper row) and fast evolution (lower row) for each individual redshift. The parametric approximation is good for optical depths between 0.01 and 100 and for gamma-ray energies up to ~2 TeV for all redshifts but also for energies up to ~10 TeV for redshifts less than 1.

研究の動機と目的

• 宇宙間媒体における高エネルギーγ線に対する光学的厚さ（τ）のパラメトリックフィットに用いられた、以前に発表された誤った係数を是正すること。
• ベースラインおよび高速進化シナリオの両方において、赤方偏移 0 < z < 6 の範囲でγ線の減衰を正確にモデル化すること。
• τの範囲が 10⁻² から 10² であり、Eγ < 2 TeV（z ≤ 1 では最大10 TeV）の範囲で有効な信頼性のあるパラメトリック係数を提供すること。
• 特に高エネルギー天文学およびγ線源解析を含む、正確なγ線吸収率計算を要する宇宙論的・天体物理学的研究を支援すること。

提案手法

• 元のτ(γ, z)のパラメトリックフィットを、基礎的な物理モデルから導かれた正しい値を用いて再評価する。
• 5パラメータの関数形を適用：τ = A + B·Eγ + C·Eγ² + D·Eγ³ + E·Eγ⁴、ここでEγはTeV単位のγ線エネルギーである。
• 赤方偏移zの範囲 0.03 ≤ z ≤ 5.0 において、ベースラインおよび高速進化モデルそれぞれについて、係数（A, B, C, D, E）を是正する。
• 是正された係数が元の物理枠組みおよび先行発表の数値結果と整合することを検証する。
• τが10⁻²から10²の範囲で有効であり、低赤方偏移（z ≤ 1）では10 TeVまで拡張して有効であることを保証する。
• 天体物理学的モデル化およびシミュレーションへの即時利用を想定し、是正された係数を表形式で提示する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 さまざまな赤方偏移における、高エネルギーγ線に対する宇宙の光学的厚さをモデル化する正しいパラメトリック係数は何か？
• RQ2 是正された係数は、元の誤った値と比較して、宇宙間γ線減衰計算の正確性をどの程度向上させるか？
• RQ3 パラメトリックモデルは、異なる赤方偏移およびγ線エネルギーの範囲で、どの程度有効性を保っているか？
• RQ4 高速進化モデルを採用した場合とベースラインモデルを採用した場合とでは、高赤方偏移における光学的厚さにどのような差が生じるか？
• RQ5 是正されたパラメトリック形式は、10⁻² < τ < 10² および Eγ < 2 TeV（z ≤ 1 では最大10 TeV）の全範囲で信頼性を持ってτを予測できるか？

主な発見

• z = 0.03 におけるベースラインモデルの是正係数は、A = -0.020228, B = 1.28458, C = -29.1498, D = 285.131, E = -1024.64 である。
• z = 0.03 における高速進化モデルの係数は、A = -0.020753, B = 1.31035, C = -29.6157, D = 288.807, E = -1035.21 である。
• z = 1.0 におけるベースラインモデルの係数は、A = -0.175348, B = 8.42014, C = -151.421, D = 1209.13, E = -3617.51 である。
• z = 1.0 における高速進化モデルの係数は、A = -0.210116, B = 10.0006, C = -178.308, D = 1412.01, E = -4190.38 である。
• すべての赤方偏移において、τが10⁻²から10²の範囲で有効であり、z ≤ 1 ではEγ < 2 TeV に加え10 TeVまで拡張して有効である。
• 是正された係数により、宇宙間γ線透過率の正確で一貫性のあるモデル化が可能となり、遠方天体からの高エネルギーγ線観測の解釈に不可欠である。