Possible Evidence for Cosmic-Ray Acceleration in the Type Ia SNR RCW 86: Spatial Correlation between TeV Gamma-Rays and Interstellar Atomic Protons

被引：19

作者：

Sano, H. ^{[1
,2
]}

Rowell, G. ^{[3
]}

Reynoso, E. M. ^{[4
]}

Jung-Richardt, I. ^{[5
]}

Yamane, Y. ^{[2
]}

Nagaya, T. ^{[2
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Yoshiike, S. ^{[2
]}

Hayashi, K. ^{[2
]}

Torii, K. ^{[6
]}

Maxted, N. ^{[7
]}

Mitsuishi, I. ^{[2
]}

Inoue, T. ^{[2
]}

Inutsuka, S. ^{[2
]}

Yamamoto, H. ^{[2
]}

Tachihara, K. ^{[2
]}

Fukui, Y. ^{[1
,2
]}

机构：

[1] Nagoya Univ, Inst Adv Res, Chikusa Ku, Furo Cho, Nagoya, Aichi 4648601, Japan

[2] Nagoya Univ, Dept Phys, Chikusa Ku, Furo Cho, Nagoya, Aichi 4648601, Japan

[3] Univ Adelaide, Sch Phys Sci, North Terrace, Adelaide, SA 5005, Australia

[4] UBA, CONICET, IAFE, Ave Int Guraldes 2620,Pabellon IAFE,Ciudad Univ, Buenos Aires, DF, Argentina

[5] Univ Erlangen Nurnberg, Phys Inst, Erwin Rommel Str 1, D-91058 Erlangen, Germany

[6] Natl Inst Nat Sci, Nobeyama Radio Observ, Natl Astron Observ Japan, Minamisa Ku, 462-2 Nobeyama, Nagano 3841305, Japan

[7] Univ New South Wales, Australian Def Force Acad, Sch Sci, Canberra, ACT 2600, Australia

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2019年 / 876卷 / 01期

基金：

澳大利亚研究理事会;

关键词：

cosmic rays; gamma rays: ISM; ISM: clouds; ISM: individual objects (RCW 86); ISM: supernova remnants; MAGNETIC-FIELD AMPLIFICATION; MOLECULAR CLOUDS; PARTICLE-ACCELERATION; SUZAKU OBSERVATION; EMISSION; GAS; DISCOVERY; REMNANTS; STAR;

D O I：

10.3847/1538-4357/ab108f

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present a detailed morphological study of TeV gamma-rays, synchrotron radiation, and interstellar gas in the young Type Ia supernova remnant (SNR) RCW 86. We find that the interstellar atomic gas shows good spatial correlation with the gamma-rays, indicating that the TeV gamma-rays from RCW 86 are likely predominantly of hadronic origin. In contrast, the spatial correlation between the interstellar molecular cloud and the TeV gamma-rays is poor in the southeastern shell of the SNR. We argue that this poor correlation can be attributed to the low-energy cosmic rays (similar to 1 TeV) not penetrating into the dense molecular cloud due to an enhancement of the turbulent magnetic field around the dense cloud of similar to 10-100 mu G. We also find that the southwestern shell, which is bright in both synchrotron X-ray and radio continuum radiation, shows a significant gamma-ray excess compared with the interstellar proton column density, suggesting that leptonic gamma-rays via inverse Compton scattering possibly contribute alongside the hadronic gamma-rays. The total cosmic-ray energies of the young TeV gamma-ray SNRs-RX J1713.7-3946, Vela Jr, HESS J1731-347, and RCW 86-are roughly similar, which indicates that cosmic rays can be accelerated in both the core-collapse and Type Ia supernovae. The total energy of cosmic rays derived using the gas density, similar to 10(48)-10(49) erg, gives a safe lower limit due mainly to the low filling factor of interstellar gas within the shell.

引用

页数：13

共 69 条

[1] Deeper HESS observations of Vela Junior (RX J0852.0-4622): Morphology studies and resolved spectroscopy [J].

Abdalla, H. ;

Abramowski, A. ;

Aharonian, F. ;

Benkhali, F. Ait ;

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Andersson, T. ;

Anguener, E. O. ;

Arakawa, M. ;

Arrieta, M. ;

Aubert, P. ;

Backes, M. ;

Balzer, A. ;

Barnard, M. ;

Becherini, Y. ;

Tjus, J. Becker ;

Berge, D. ;

Bernhard, S. ;

Bernloehr, K. ;

Blackwell, R. ;

Boettcher, M. ;

Boisson, C. ;

Bolmont, J. ;

Bordas, P. ;

Bregeon, J. ;

Brun, F. ;

Brun, P. ;

Bryan, M. ;

Bilchele, M. ;

Bulik, T. ;

Capasso, M. ;

Carr, J. ;

Casanova, S. ;

Cerruti, M. ;

Chakraborty, N. ;

Chalme-Calvet, R. ;

Chaves, R. C. G. ;

Chen, A. ;

Chevalier, J. ;

Chretien, M. ;

Coffaro, M. ;

Colafrancesco, S. ;

Cologna, G. ;

Condon, B. ;

Conrad, J. ;

Cui, Y. ;

Davids, I. D. ;

Decock, J. ;

Degrange, B. ;

Deil, C. ;

Devin, J. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2018, 612

[2] HESS observations of RX J1713.7-3946 with improved angular and spectral resolution: Evidence for gamma-ray emission extending beyond the X-ray emitting shell [J].

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Backes, M. ;

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Barnard, M. ;

Becherini, Y. ;

Tjus, J. Becker ;

Berge, D. ;

Bernhard, S. ;

Bernloehr, K. ;

Blackwell, R. ;

Boettcher, M. ;

Boisson, C. ;

Bolmont, J. ;

Bordas, P. ;

Bregeon, J. ;

Brun, F. ;

Brun, P. ;

Bryan, M. ;

Bulik, T. ;

Capasso, M. ;

Carr, J. ;

Casanova, S. ;

Cerruti, M. ;

Chakraborty, N. ;

Chalme-Calvet, R. ;

Chaves, R. C. G. ;

Chen, A. ;

Chevalier, J. ;

Chretien, M. ;

Colafrancesco, S. ;

Cologna, G. ;

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[3] Planck 2013 results. XI. All-sky model of thermal dust emission [J].

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Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Atrio-Barandela, F. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Battaner, E. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

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Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

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Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bridges, M. ;

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Butler, R. C. ;

Cardoso, J. -F. ;

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Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

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Christensen, P. R. ;

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Clemens, M. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

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Cui, Y. ;

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Domainko, W. ;

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Beilicke, M. ;

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Braun, I. ;

Brion, E. ;

Brown, A. M. ;

Buehler, R. ;

Bulik, T. ;

Buesching, I. ;

Boutelier, T. ;

Carrigan, S. ;

Chadwick, P. M. ;

Chounet, L. -M. ;

Clapson, A. C. ;

Coignet, G. ;

Cornils, R. ;

Costamante, L. ;

Degrange, B. ;

Dickinson, H. J. ;

Djannati-Atai, A. ;

Domainko, W. ;

Drury, L. O'C. ;

Dubus, G. ;

Dyks, J. ;

Egberts, K. ;

Emmanoulopoulos, D. ;

Espigat, P. ;

Farnier, C. ;

Feinstein, F. ;

Fiasson, A. ;

Foerster, A. ;

Fontaine, G. ;

Fukui, Y. ;

Funk, Seb. ;

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Fuessling, M. ;

Gallant, Y. A. ;

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Glicenstein, J. F. ;

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Braun, I ;

Breitling, F ;

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Chounet, LM ;

Cornils, R ;

Costamante, L ;

Degrange, B ;

Dickinson, HJ ;

Djannati-Ataï, A ;

Drury, LO ;

Dubus, G ;

Emmanoulopoulos, D ;

Espigat, P ;

Feinstein, F ;

Fontaine, G ;

Fuchs, Y ;

Funk, S ;

Gallant, YA ;

Giebels, B ;

Glicenstein, JF ;

Goret, P ;

Hadjichristidis, C ;

Hauser, D ;

Hauser, M ;

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Hermann, G ;

Hinton, JA ;

Hofmann, W ;

Holleran, M ;

Horns, D ;

Jacholkowska, A ;

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Khélifi, B ;

Klages, S ;

Komin, N ;

Konopelko, A ;

Latham, IJ ;

Le Gallou, R .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2006, 449 (01) :223-242

[7] DISCOVERY OF GAMMA-RAY EMISSION FROM THE SHELL-TYPE SUPERNOVA REMNANT RCW 86 WITH HESS [J].

Aharonian, F. ;

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de Almeida, U. Barres ;

Bazer-Bachi, A. R. ;

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Beilicke, M. ;

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Bochow, A. ;

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Dubois, F. ;

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[8]

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Bottacini, E. ;

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Buehler, R. ;

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共 69 条

[1] Deeper HESS observations of Vela Junior (RX J0852.0-4622): Morphology studies and resolved spectroscopy [J].

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Casanova, S. ;

Cerruti, M. ;

Chakraborty, N. ;

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Chen, A. ;

Chevalier, J. ;

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Coffaro, M. ;

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ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2018, 612

[2] HESS observations of RX J1713.7-3946 with improved angular and spectral resolution: Evidence for gamma-ray emission extending beyond the X-ray emitting shell [J].

Abdalla, H. ;

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Benkhali, F. Ait ;

Akhperjanian, A. G. ;

Andersson, T. ;

Anguener, E. O. ;

Arrieta, M. ;

Aubert, P. ;

Backes, M. ;

Balzer, A. ;

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Becherini, Y. ;

Tjus, J. Becker ;

Berge, D. ;

Bernhard, S. ;

Bernloehr, K. ;

Blackwell, R. ;

Boettcher, M. ;

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Bolmont, J. ;

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Brun, F. ;

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Bulik, T. ;

Capasso, M. ;

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Benoit-Levy, A. ;

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Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bobin, J. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

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Bouchet, F. R. ;

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Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

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Cardoso, J. -F. ;

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Casanova, S. ;

Chakraborty, N. ;

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Chaves, R. C. G. ;

Chen, A. ;

Chevalier, J. ;

Chretien, M. ;

Colafrancesco, S. ;

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Condon, B. ;

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Dyrda, M. ;

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Komin, N ;

Konopelko, A ;

Latham, IJ ;

Le Gallou, R .

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[7] DISCOVERY OF GAMMA-RAY EMISSION FROM THE SHELL-TYPE SUPERNOVA REMNANT RCW 86 WITH HESS [J].

Aharonian, F. ;

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Dalton, M. ;

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