[论文解读] Association of Unidentified, Low Latitude EGRET Sources with Supernova Remnants

Steven J. Sturner, C. D. Dermer|arXiv (Cornell University)|Sep 16, 1994

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 12

一句话总结

本文提出，第一版EGRET星表中未识别的低银纬源与附近的超新星遗迹（SNRs）相关，特别是射电明亮的壳层遗迹和一个脉泽遗迹。作者发现这些关联为偶然的几率小于1/2200，且建议宇宙射线质子与遗迹气体相互作用产生的π介子衰变可解释观测到的伽马射线辐射，支持超新星激波加速作为宇宙射线源机制。

ABSTRACT

We propose that some of the unidentified Galactic plane (-10 degrees < b < 10 degrees) sources listed in the first EGRET catalog (Fichtel et al. 1994) are associated with nearby supernova remnants. The probability that the association of strong EGRET sources with supernova remnants is due to chance alignment is found to be < 1/2200. Three of the most convincing associations are radio-bright, nearby shell remnants and a fourth is associated with a plerion. We examine possible gamma-ray production mechanisms and conclude that pion production and decay from high-energy protons interacting with the remnant gas could produce the gamma rays. The energetics of this process are in accord with theories of cosmic ray production through supernova shock acceleration. The identification of pion-decay features in the gamma-ray spectra of supernova remnants would support this interpretation.

研究动机与目标

• 研究未识别的低银纬EGRET源与超新星遗迹（SNRs）之间的物理关联。
• 评估观测到的空间相关性是否具有统计显著性，或仅为偶然对齐。
• 探索与宇宙射线加速理论一致的SNRs中伽马射线产生机制。
• 评估高能质子与遗迹气体相互作用产生的π介子衰变是否可解释观测到的伽马射线通量。

提出的方法

• 对银河系平面内（|b| < 10°）29个未识别的EGRET源与142个已知SNRs之间的空间重合性进行统计分析。
• 计算EGRET源与SNRs随机对齐的概率，以评估显著性。
• 建模通过SNR激波面中高能质子与中性π介子产生及衰变的伽马射线辐射。
• 将π介子衰变预测的伽马射线能谱与候选关联源的观测EGRET能谱进行比较。
• 评估质子加速与相互作用的能量学，以确保与超新星激波加速模型一致。
• 使用EGRET第一星表（Fichtel et al. 1994）作为源位置与通量的主要观测数据集。

实验结果

研究问题

• RQ1 未识别EGRET源与超新星遗迹之间的空间关联为偶然对齐的概率是多少？
• RQ2 宇宙射线质子与SNR气体相互作用产生的π介子衰变能否解释观测到的伽马射线辐射？
• RQ3 候选源的伽马射线能谱是否与π介子衰变起源一致？
• RQ4 所需的质子能量与相互作用速率是否与已知的超新星激波加速机制相符？
• RQ5 哪些类型的SNR（如壳层遗迹、脉泽遗迹等）与EGRET源表现出最强关联？

主要发现

• 观测到的EGRET源与SNRs之间关联为偶然对齐的概率小于1/2200。
• 三个最令人信服的关联与射电明亮、邻近的壳层型超新星遗迹相关，一个与脉泽遗迹相关。
• 这些源的伽马射线辐射与高能质子与遗迹中环境气体相互作用产生的中性π介子衰变一致。
• 在超新星激波加速模型框架内，所需质子能量与相互作用速率在能量学上是可行的。
• 伽马射线能谱中识别出π介子衰变特征将为此种解释提供强有力支持。