The Fermi LAT view of Cygnus: a laboratory to understand cosmic-ray acceleration and transport

被引:2
作者
Tibaldo, L. [1 ,3 ,4 ]
Grenier, I. A. [2 ]
机构
[1] KIPAC SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA
[2] Univ Paris Diderot, CNRS, CEA IRFU, CEA Saclay,Lab AIM,Serv Astrophys, F-91191 Gif Sur Yvette, France
[3] Univ Padua, Dipartimento Fis & Astron G Galilei, I-35100 Padua, Italy
[4] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Padova, Milan, Italy
关键词
cosmic rays; gamma rays; acceleration of particles; open clusters and associations; LARGE-AREA TELESCOPE; GAMMA-RAYS; SUPERNOVA REMNANT; OB ASSOCIATIONS; EMISSION; GALAXY; DISCOVERY; CATALOG; REGION; STARS;
D O I
10.1016/j.nuclphysbps.2013.05.011
中图分类号
O412 [相对论、场论]; O572.2 [粒子物理学];
学科分类号
摘要
Cygnus X is a conspicuous massive-star forming region in the Local Arm of the Galaxy at similar to 1.4 kpc from the solar system. gamma-ray observations can be used to trace cosmic rays (CRs) interacting with the ambient interstellar gas and low-energy radiation fields. Using the Fermi Large Area Telescope (LAT) we have discovered the presence of a 50-pc wide cocoon of freshly-accelerated CRs in the region bounded by the ionization fronts from the young stellar clusters. On the other hand, the LAT data show that the CR population averaged over the whole Cygnus complex on a scale of similar to 400 pc is similar to that found in the interstellar space near the Sun. These results confirm the long-standing hypothesis that massive star-forming regions host CR factories and shed a new light on the early phases of CR life in such a turbulent environment.
引用
收藏
页码:70 / 75
页数:6
相关论文
共 27 条
[1]   MEASUREMENT OF THE SPATIAL DISTRIBUTION OF DIFFUSE TeV GAMMA-RAY EMISSION FROM THE GALACTIC PLANE WITH MILAGRO [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. ;
Aune, T. ;
Berley, D. ;
Blaufuss, E. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hoffman, C. M. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Moskalenko, I. V. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Porter, T. A. ;
Pretz, J. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Strong, A. W. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2008, 688 (02) :1078-1083
[2]   Discovery of TeV gamma-ray emission from the Cygnus region of the Galaxy [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. ;
Berley, D. ;
Blaufuss, E. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Coyne, D. G. ;
Delay, R. S. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gebauer, I. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hays, E. ;
Hoffman, C. M. ;
Kolterman, B. E. ;
Kelley, L. A. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Moskalenko, I. V. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Ryan, J. M. ;
Samuelson, F. W. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Schneider, M. ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Strong, A. W. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Xu, X. W. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2007, 658 (01) :L33-L36
[3]   FERMI LARGE AREA TELESCOPE FIRST SOURCE CATALOG [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Antolini, E. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Belli, F. ;
Berenji, B. ;
Bisello, D. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Bonnell, J. ;
Borgland, A. W. ;
Bouvier, A. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Busetto, G. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Campana, R. ;
Canadas, B. ;
Caraveo, P. A. ;
Carrigan, S. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Ceccanti, M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Cillis, A. N. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2010, 188 (02) :405-436
[4]   THE FIRST FERMI LARGE AREA TELESCOPE CATALOG OF GAMMA-RAY PULSARS [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Baring, M. G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Camilo, F. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cognard, I. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Corbet, R. ;
Cutini, S. ;
den Hartog, P. R. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Luca, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
Dormody, M. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2010, 187 (02) :460-494
[5]   FERMI OBSERVATIONS OF CASSIOPEIA AND CEPHEUS: DIFFUSE GAMMA-RAY EMISSION IN THE OUTER GALAXY [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Dermer, C. D. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Frailis, M. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 710 (01) :133-149
[6]   FERMI LAT OBSERVATION OF DIFFUSE GAMMA RAYS PRODUCED THROUGH INTERACTIONS BETWEEN LOCAL INTERSTELLAR MATTER AND HIGH-ENERGY COSMIC RAYS [J].
Abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Axelsson, M. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Carlson, P. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Frailis, M. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 703 (02) :1249-1256
[7]   Discovery of extended VHE γ-ray emission from the vicinity of the young massive stellar cluster Westerlund 1 [J].
Abramowski, A. ;
Acero, F. ;
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
Anton, G. ;
Balzer, A. ;
Barnacka, A. ;
de Almeida, U. Barres ;
Becherini, Y. ;
Becker, J. ;
Behera, B. ;
Bernloehr, K. ;
Birsin, E. ;
Biteau, J. ;
Bochow, A. ;
Boisson, C. ;
Bolmont, J. ;
Bordas, P. ;
Brucker, J. ;
Brun, F. ;
Brun, P. ;
Bulik, T. ;
Buesching, I. ;
Carrigan, S. ;
Casanova, S. ;
Cerruti, M. ;
Chadwick, P. M. ;
Charbonnier, A. ;
Chaves, R. C. G. ;
Cheesebrough, A. ;
Chounet, L. -M. ;
Clapson, A. C. ;
Coignet, G. ;
Cologna, G. ;
Conrad, J. ;
Dalton, M. ;
Daniel, M. K. ;
Davids, I. D. ;
Degrange, B. ;
Deil, C. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubois, F. ;
Dubus, G. ;
Dutson, K. ;
Dyks, J. ;
Dyrda, M. ;
Egberts, K. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2012, 537
[8]   FERMI-LAT OBSERVATIONS OF THE DIFFUSE γ-RAY EMISSION: IMPLICATIONS FORCOSMIC RAYS AND THE INTERSTELLAR MEDIUM [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Brandt, T. J. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
Digel, S. W. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Falletti, L. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Ferrara, E. C. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Funk, S. ;
Fusco, P. ;
Gaggero, D. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 750 (01)
[9]   The cosmic-ray and gas content of the Cygnus region as measured in γ-rays by the Fermi Large Area Telescope [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Belfiore, A. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bottacini, E. ;
Bregeon, J. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Chekhtman, A. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dumora, D. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. ;
Germani, S. ;
Giglietto, N. ;
Giordano, F. ;
Giroletti, M. ;
Glanzman, T. ;
Godfrey, G. ;
Grenier, I. A. ;
Guillemot, L. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2012, 538
[10]   A Cocoon of Freshly Accelerated Cosmic Rays Detected by Fermi in the Cygnus Superbubble [J].
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Allafort, A. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Belfiore, A. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bottacini, E. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Buehler, R. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cecchi, C. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Dermer, C. D. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Dumora, D. ;
Favuzzi, C. ;
Fegan, S. J. ;
Focke, W. B. ;
Fortin, P. ;
Fukazawa, Y. ;
Fusco, P. ;
Gargano, F. ;
Germani, S. ;
Giglietto, N. ;
Giordano, F. ;
Giroletti, M. ;
Glanzman, T. ;
Godfrey, G. ;
Grenier, I. A. .
SCIENCE, 2011, 334 (6059) :1103-1107