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Evidence for PeV Proton Acceleration from Fermi-LAT Observations of SNRG106.3+2.7
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2022-08-10 , DOI: 10.1103/physrevlett.129.071101 Ke Fang 1 , Matthew Kerr 2 , Roger Blandford 3, 4 , Henrike Fleischhack 5, 6, 7 , Eric Charles 3, 4
Physical Review Letters ( IF 8.6 ) Pub Date : 2022-08-10 , DOI: 10.1103/physrevlett.129.071101 Ke Fang 1 , Matthew Kerr 2 , Roger Blandford 3, 4 , Henrike Fleischhack 5, 6, 7 , Eric Charles 3, 4
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The existence of a “knee” at energy in the cosmic-ray spectrum suggests the presence of Galactic PeV proton accelerators called “PeVatrons.” Supernova remnant (SNR) is a prime candidate for one of these. The recent detection of very high energy (0.1–100 TeV) gamma rays from may be explained either by the decay of neutral pions or inverse Compton scattering by relativistic electrons. We report an analysis of 12 years of Fermi-LAT gamma-ray data that shows that the GeV-TeV gamma-ray spectrum is much harder and requires a different total electron energy than the radio and x-ray spectra, suggesting it has a distinct, hadronic origin. The nondetection of gamma rays below 10 GeV implies additional constraints on the relativistic electron spectrum. A hadronic interpretation of the observed gamma rays is strongly supported. This observation confirms the long-sought connection between Galactic PeVatrons and SNRs. Moreover, it suggests that could be the brightest member of a new population of SNRs whose gamma-ray energy flux peaks at TeV energies. Such a population may contribute to the cosmic-ray knee and be revealed by future very high energy gamma-ray detectors.
中文翻译:
来自 SNRG106.3+2.7 的 Fermi-LAT 观测的 PeV 质子加速证据
能量“膝盖”的存在在宇宙射线光谱中表明存在称为“PeVatrons”的银河 PeV 质子加速器。超新星遗迹(SNR)是其中之一的主要候选人。最近探测到的非常高能(0.1-100 TeV)的伽马射线来自可以通过中性介子的衰变或相对论电子的逆康普顿散射来解释。我们报告了对 12 年 Fermi-LAT 伽马射线数据的分析,该数据表明 GeV-TeV 伽马射线光谱比无线电和 X 射线光谱更难,并且需要不同的总电子能量,这表明它具有独特的,强子起源。未检测到低于 10 GeV 的伽马射线意味着对相对论电子光谱的额外限制。强烈支持对观测到的伽马射线的强子解释。这一观察证实了银河 PeVatron 和 SNR 之间长期寻求的联系。此外,它表明可能是新的 SNR 群体中最亮的成员,其伽马射线能量通量在 TeV 能量处达到峰值。这样的种群可能对宇宙射线拐点有贡献,并被未来的超高能伽马射线探测器揭示出来。
更新日期:2022-08-10
中文翻译:
来自 SNRG106.3+2.7 的 Fermi-LAT 观测的 PeV 质子加速证据
能量“膝盖”的存在在宇宙射线光谱中表明存在称为“PeVatrons”的银河 PeV 质子加速器。超新星遗迹(SNR)是其中之一的主要候选人。最近探测到的非常高能(0.1-100 TeV)的伽马射线来自可以通过中性介子的衰变或相对论电子的逆康普顿散射来解释。我们报告了对 12 年 Fermi-LAT 伽马射线数据的分析,该数据表明 GeV-TeV 伽马射线光谱比无线电和 X 射线光谱更难,并且需要不同的总电子能量,这表明它具有独特的,强子起源。未检测到低于 10 GeV 的伽马射线意味着对相对论电子光谱的额外限制。强烈支持对观测到的伽马射线的强子解释。这一观察证实了银河 PeVatron 和 SNR 之间长期寻求的联系。此外,它表明可能是新的 SNR 群体中最亮的成员,其伽马射线能量通量在 TeV 能量处达到峰值。这样的种群可能对宇宙射线拐点有贡献,并被未来的超高能伽马射线探测器揭示出来。