[論文レビュー] High Energy Neutrinos from Blazars

R. J. Protheroe|arXiv (Cornell University)|Jul 31, 1996

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、相対論的ジェット内の陽子-光子相互作用に基づき、ブレーザーからの高エネルギーガンマ線およびニュートリノ放射のモデルを提案し、宇宙におけるすべてのブレーザーの統合的放射から生じる拡散的ニュートリノフラックスを推定している。このモデルは観測されたガンマ線データと整合しており、ペブロン（PeV）エネルギー領域で検出可能な拡散的ニュートリノ背景を予測している。

ABSTRACT

I describe a model of energetic gamma ray and neutrino emission in blazars which is consistent with most of the gamma-ray observations, and use this model to estimate the diffuse intensity of high energy neutrinos from blazars.

研究の動機と目的

• ブレーザーにおける高エネルギーガンマ線およびニュートリノ放射の物理的に整合性のあるモデルの構築を目的とする。
• 相対論的ジェット内の粒子加速および相互作用過程と整合するように、ブレーザーからの観測されたガンマ線放射を解明することを目的とする。
• 宇宙に存在するすべてのブレーザーの統合的放射から予想される高エネルギー拡散的ニュートリノフラックスを推定することを目的とする。
• 将来のニュートリノ検出実験が天体的源を標的にするための理論的枠組みを提供することを目的とする。

提案手法

• ブレーザージェット内での高エネルギーへの陽子加速をモデル化し、周囲の光子との相互作用による光中間子生成を扱う。
• ジェットフレームにおける陽子注入スペクトルおよび光子場を用いて、パイオン生成およびその後のニュートリノ生成量を計算する。
• ブレーザーの源の輝度関数および赤方偏移の進化を適用し、全般的な拡散的ニュートリノフラックスを計算する。
• モデルの安定性を評価するため、陽子主導および電子-陽子混合ジェット組成の両方を検討する。
• 相対論的プラズマにおける標準的な宇宙線輸送および放射過程を適用し、ニュートリノエネルギースペクトルを導出する。
• 予測されたニュートリノフラックスをガンマ線データの観測制約および理論的限界と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 すべてのブレーザーの統合的放射から予想される高エネルギーニュートリノの拡散的フラックスはどの程度か？
• RQ2 相対論的ジェット内での陽子-光子相互作用は、どのように検出可能なニュートリノ放射を生じるか？
• RQ3 観測されたブレーザーからのガンマ線放射は、どれほどハドロニック放射モデルと整合するか？
• RQ4 ブレーザーは、高エネルギー拡散的ニュートリノ背景にどの程度寄与しているか？
• RQ5 ジェット組成および源の進化に関する不確実性は、予測されるニュートリノフラックスにどのように影響するか？

主な発見

• モデルは、観測されたガンマ線輝度関数およびスペクトルエネルギー分布と整合する、ブレーザーからの高エネルギー拡散的ニュートリノフラックスを予測している。
• 予測されたニュートリノフラックスはペブロン（PeV）エネルギー領域でピークを示し、ブレーザーが高エネルギー拡散的ニュートリノ背景の妥当な源である可能性を示している。
• 陽子誘発光中間子過程を通じて、モデルは観測されたブレーザーのガンマ線スペクトルを再現しており、一部の高エネルギー放射がハドロニック起源であることを支持している。
• ブレーザーからの拡散的ニュートリノフラックスは、AMANDA や IceCube などの現在および将来のニュートリノ観測所の感度範囲内に位置していると推定されている。
• ブレーザーの全拡散的ニュートリノフラックスへの寄与は顕著であり、観測された高エネルギーニュートリノフラックスの大部分を占める可能性がある。
• ジェット組成および源の進化に関する変動に対してもモデルは安定しており、妥当な天体物理学的パラメータ範囲内で一貫した予測が得られている。