Гамма- та нейтринні спостереження для моделювання космічних променів і сигналів

MGRO J1908+06

— це потужне джерело гамма-випромінювання, виявлене у високих енергіях за допомогою обсерваторії Milagro. Це джерело стало об'єктом інтересу у галузі астрофізики через його незвичайні характеристики.

Перелік даних спостережень для області MGRO J1908+06, зібраних гамма- та нейтринними телескопами, які доступні для обробки та аналізу.

gammasky_axes_page-0001.jpg

Карта надлишку гамма-променів дуже високих енергій (VHE gamma-ray excess counts) у регіоні поблизу MGRO J1908+06. Колірна шкала відображає надлишкову кількість гамма-променів, виявлених VERITAS. Чорний хрест позначає найкраще підігнане положення, визначене VERITAS. Подяка E. Aliu et al. (The VERITAS Collaboration), ArXiV:1404.7185

Основні факти про MGRO J1908+06:

  • Тип об'єкта: Джерело високих енергій (спектр спостерігається у TeV-ному діапазоні).
  • Розташування: Поблизу площини Чумацького Шляху.
  • Природа джерела:
    • Можливий залишок наднової (Supernova Remnant, SNR).
    • Це пульсарно- вітрова туманність (Pulsar Wind Nebula, PWN), асоційована з відомим пульсаром PSR J1907+0602. Випромінювання у TeV-діапазоні може походити від туманності, при цьому підтверджено жорсткий спектр, який узгоджується з моделюванням оберненого комптонівського (IC) розсіювання, а також наявність магнітного поля 5.4 ± 0.8 μG і вік системи близько 22 ± 9 тисяч років.
  • Енергії випромінювання: Це джерело випромінює гамма-промені в діапазоні від GeV до TeV, що робить його цікавим для дослідження механізмів прискорення частинок.
  • MGRO J1908+06 як джерело має розширений профіль:
    • Кутовий розмір складає приблизно 1° у діаметрі, як визначено за даними гамма-обсерваторій, таких як HAWC і VERITAS. Цей розмір включає центральний пульсар і туманність навколо.

Астрофізичний інтерес

  • Механізми випромінювання: MGRO J1908+06 є лабораторією для вивчення процесів, як-от синхротронне випромінювання, обернене комптонівське випромінювання та зіткнення адронів.
  • Дослідження темної матерії: Завдяки своїй потужності у гамма-діапазоні, об'єкт може бути використаний для обмеження параметрів розпаду чи анігіляції частинок темної матерії.
  • Спостереження: Об'єкт був досліджений не лише Milagro, але й іншими сучасними обсерваторіями, як-от Fermi, HAWC, HESS, MAGIC та VERITAS.

MGRO J1908+06 є перспективним об'єктом для вивчення зв'язку між гамма-випромінюванням високих енергій та нейтрино.

1. Гамма-випромінювання:

MGRO J1908+06 активно досліджується гамма-обсерваторіями, оскільки випромінювання у TeV-діапазоні може бути наслідком:

  • Адронних процесів: Космічні промені високих енергій стикаються з міжзоряним середовищем, утворюючи піони, які розпадаються на гамма-кванти та нейтрино.
  • Лептонних процесів: Електрони високих енергій розсіюють фотони низьких енергій до TeV-діапазону через зворотне комптонівське розсіювання.

2. Потенціал як джерела нейтрино:

MGRO J1908+06 є одним із найбільш вірогідних галактичних джерел астрофізичних нейтрино через:

  • Асоціацію з потужними космічними променями: Джерело може бути "PeVatron" – об'єктом, здатним прискорювати частинки до PeV енергій.
  • Місце розташування: Джерело розташоване близько до галактичної площини, що є зоною підвищеної концентрації молекулярного газу. Це збільшує імовірність зіткнень космічних променів із матерією, що призводить до утворення нейтрино.

3. Спостереження нейтрино:

  • IceCube та ANTARES: Ці нейтринні обсерваторії включили MGRO J1908+06 у свої пошукові кампанії, зокрема для спостережень точкових джерел високих енергій.
    • У IceCube поки немає значної кореляції з MGRO J1908+06, хоча зони невизначеності у нейтринних подіях частково перекривають джерело.
    • ANTARES спостерігала MGRO J1908+06, проте також не зафіксувала статистично значимого сигналу.
  • KM3NeT (у майбутньому): Ця нова нейтринна обсерваторія може дати більше інформації завдяки своїй чутливості до галактичних джерел.

Cygnus X

— це один з найактивніших регіонів Чумацького Шляху, відомий як місце активного зореутворення та випромінювання високих енергій. Цей комплекс включає молоді зоряні скупчення, пульсари, залишки наднових та потужні джерела рентгенівського та гамма-випромінювання.

Список даних спостережень для області Cygnus X, отриманих гамма- та нейтринними телескопами, доступних для подальшої обробки та аналізу.

RG_Cisne_page-0001.jpg

Карта надлишків гамма-променів дуже високих енергій, залежна від енергії, для енергій >1000 ГeВ (червоний колір) і 1000 ГeВ з 70 подіями та максимальним надлишком 50 фотонів с⁻¹см⁻²ср⁻¹ у діапазоні енергій 2-10 кеВ. Подяка T. Mizuno et al., arXiv:1705.02733

Основні факти про Cygnus X:

  • Тип об’єкта: Комплекс регіонів утворення зірок і джерел високих енергій.
  • Розташування: У сузір'ї Лебедя (Cygnus), приблизно на відстані 1.5-2 кілопарсек.
  • Особливості: Cygnus X складається з багатьох підкомпонентів, включаючи молекулярні хмари, ультракомпактні області H II і області активного зореутворення.
  • Cygnus X є великим і розмитим комплексом. Його основні молекулярні хмари та асоціації зореутворення займають область приблизно 5°×5° на небі, що відповідає кільком сотням парсеків у проєкції.
  • Потужні джерела випромінювання: Cygnus X включає кілька джерел високих енергій
    • Cygnus X-1: Відоме джерело рентгенівського випромінювання, що є чорною дірою в подвійній системі.
    • Cygnus X-3: Потужна мікроквазарна система з джетами, які випромінюють гамма-промені.
    • Cygnus OB2: Одне з найбільших і наймасивніших зоряних скупчень Чумацького Шляху, яке впливає на своє оточення за допомогою сильного зоряного вітру.

Астрофізичний інтерес

Cygnus X є ідеальною лабораторією для вивчення:

  • Зореутворення у масштабах галактики.
  • Взаємодії космічних променів з міжзоряним середовищем.
  • Механізмів утворення космічних променів високих енергій у подвійних системах, мікроквазарах, і зоряних скупченнях.

1. Гамма-випромінювання і нейтрино:

  • Cygnus X є регіоном, де спостерігається інтенсивне гамма-випромінювання в діапазоні від GeV до TeV. Обсерваторії, такі як Fermi-LAT, HAWC, та VERITAS, досліджували це джерело, підтверджуючи наявність потужних механізмів прискорення частинок.
  • Потенціал нейтринного джерела: Cygnus X вважається перспективним для вивчення астрофізичних нейтрино, оскільки прискорення частинок до PeV може супроводжуватися утворенням нейтрино.

2. Спостереження:

Сучасні мультихвильові дослідження дозволяють глибше зрозуміти природу джерел у Cygnus X:

  • Рентгенівські і гамма-обсерваторії: (наприклад, Chandra, Fermi-LAT).
  • Радіотелескопи: (наприклад, LOFAR для вивчення джетів).
  • Нейтринні обсерваторії: IceCube і KM3NeT вивчають цей регіон для пошуку нейтринних кореляцій.