Stochastic nature of Galactic cosmic-ray sources

被引：7
作者：
Evoli, Carmelo [1 ,2 ]
Amato, Elena [3 ]
Blasi, Pasquale [1 ,2 ]
Aloisio, Roberto [1 ,2 ]
机构：
[1] Gran Sasso Sci Inst GSSI, Viale Francesco Crispi 7, I-67100 Laquila, Italy
[2] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Gran Sasso LNGS, Via G Acitelli 22, I-67100 Assergi, AQ, Italy
[3] INAF Osservatorio Astrofis Arcetri, Largo E Fermi 5, I-50125 Florence, Italy
来源：
PHYSICAL REVIEW D | 2021年 / 104卷 / 12期
关键词：
ENERGY-SPECTRA; SUPERNOVA-REMNANTS; ANISOTROPY; ELECTRONS; PROPAGATION; ACCELERATION; POSITRONS; RADIATION; PROTON; SHOCKS;
D O I：
10.1103/PhysRevD.104.123029
中图分类号：
P1 [天文学];
学科分类号：
0704 ;
摘要：
The precision measurements of the spectra of cosmic ray nuclei and leptons in recent years have revealed the existence of multiple features, such as the spectral break at-300 GV rigidity seen by PAMELA and AMS-02 and more recently confirmed by DAMPE and CALET, the softening in the spectra of H and He nuclei at-10 TV reported by DAMPE, confirming previous hints by NUCLEON and CREAM, a tiny change of slope at-40 GeV in the electron spectrum, revealed by AMS-02, and the large spectral break at-TeV reported by indirect (HESS, MAGIC and VERITAS) and direct (DAMPE, CALET) measurements of the total (electrons thorn positrons) lepton spectrum. In all these cases, the possibility has been suggested that these features might reflect the occasional presence of a local cosmic ray source, inducing a noticeable reshaping of the average expected spectra. All these proposals have to face the question of how likely it is for such a source to exist, a question that we address here in a quantitative way. We study the statistical properties of random distribution of sources in space and time, and the effect of the spiral structure of our Galaxy for both the spectra of light nuclei (p and He) and leptons (electrons and positrons) in different energy regions.
引用
收藏
页数：17
相关论文
共 106 条
  • [1] Cosmic ray spectrum and composition from PeV to EeV using 3 years of data from IceTop and IceCube
    Aartsen, M. G.
    Ackermann, M.
    Adams, J.
    Aguilar, J. A.
    Ahlers, M.
    Ahrens, M.
    Alispach, C.
    Andeen, K.
    Anderson, T.
    Ansseau, I
    Anton, G.
    Arguelles, C.
    Auffenberg, J.
    Axani, S.
    Backes, P.
    Bagherpour, H.
    Bai, X.
    Barbano, A.
    Barwick, S. W.
    Baum, V
    Baur, S.
    Bay, R.
    Beatty, J. J.
    Becker, K-H
    Tjus, J. Becker
    BenZvi, S.
    Berley, D.
    Bernardini, E.
    Besson, D. Z.
    Binder, G.
    Bindig, D.
    Blaufuss, E.
    Blot, S.
    Bohm, C.
    Boerner, M.
    Boeser, S.
    Botner, O.
    Boettcher, J.
    Bourbeau, E.
    Bourbeau, J.
    Bradascio, F.
    Braun, J.
    Bretz, H-P
    Bron, S.
    Brostean-Kaiser, J.
    Burgman, A.
    Buscher, J.
    Busse, R. S.
    Carver, T.
    Chen, C.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (08)
  • [2] Cosmic-ray electron-positron spectrum from 7 GeV to 2 TeV with the Fermi Large Area Telescope
    Abdollahi, S.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bellazzini, R.
    Bloom, E. D.
    Bonino, R.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Cameron, R. A.
    Caputo, R.
    Caragiulo, M.
    Castro, D.
    Cavazzuti, E.
    Cecchi, C.
    Chekhtman, A.
    Ciprini, S.
    Cohen-Tanugi, J.
    Costanza, F.
    Cuoco, A.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Palma, F.
    Desiante, R.
    Digel, S. W.
    Di Lalla, N.
    Di Mauro, M.
    Di Venere, L.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Favuzzi, C.
    Focke, W. B.
    Funk, S.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    Gasparrini, D.
    Giglietto, N.
    Giordano, F.
    Giroletti, M.
    Green, D.
    Guillemot, L.
    Guiriec, S.
    Harding, A. K.
    Jogler, T.
    Johannesson, G.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2017, 95 (08)
  • [3] Observation of Anisotropy of TeV Cosmic Rays with Two Years of HAWC
    Abeysekara, A. U.
    Alfaro, R.
    Alvarez, C.
    Alvarez, J. D.
    Arceo, R.
    Arteaga-Velazquez, J. C.
    Avila Rojas, D.
    Ayala Solares, H. A.
    Becerril, A.
    Belmont-Moreno, E.
    BenZvi, S. Y.
    Bernal, A.
    Braun, J.
    Caballero-Mora, K. S.
    Capistran, T.
    Carraminana, A.
    Casanova, S.
    Castillo, M.
    Cotti, U.
    Cotzomi, J.
    De Leon, C.
    De la Fuente, E.
    Diaz Hernandez, R.
    Dichiara, S.
    Dingus, B. L.
    DuVernois, M. A.
    Diaz-Velez, J. C.
    Engel, K.
    Fiorino, D. W.
    Fraija, N.
    Garcia-Gonzalez, J. A.
    Garfias, F.
    Gonzalez Munoz, A.
    Gonzalez, M. M.
    Goodman, J. A.
    Hampel-Arias, Z.
    Harding, J. P.
    Hernandez, S.
    Hona, B.
    Hueyotl-Zahuantitla, F.
    Hui, C. M.
    Huntemeyer, P.
    Iriarte, A.
    Jardin-Blicq, A.
    Joshi, V
    Kaufmann, S.
    Lara, A.
    Lauer, R. J.
    Lee, W. H.
    Leon Vargas, H.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2018, 865 (01)
  • [4] Searches for cosmic-ray electron anisotropies with the Fermi Large Area Telescope
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bouvier, A.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Carrigan, S.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Celik, Oe
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Cuoco, A.
    Dermer, C. D.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Digel, S. W.
    Di Bernardo, G.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Dubois, R.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Focke, W. B.
    Frailis, M.
    Fukazawa, Y.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2010, 82 (09):
  • [5] Direct Measurement of the Cosmic-Ray Proton Spectrum from 50 GeV to 10 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station
    Adriani, O.
    Akaike, Y.
    Asano, K.
    Asaoka, Y.
    Bagliesi, M. G.
    Berti, E.
    Bigongiari, G.
    Binns, W. R.
    Bonechi, S.
    Bongi, M.
    Brogi, P.
    Bruno, A.
    Buckley, J. H.
    Cannady, N.
    Castellini, G.
    Checchia, C.
    Cherry, M. L.
    Collazuol, G.
    Di Felice, V
    Ebisawa, K.
    Fuke, H.
    Guzik, T. G.
    Hams, T.
    Hasebe, N.
    Hibino, K.
    Ichimura, M.
    Ioka, K.
    Ishizaki, W.
    Israel, M. H.
    Kasahara, K.
    Kataoka, J.
    Kataoka, R.
    Katayose, Y.
    Kato, C.
    Kawanaka, N.
    Kawakubo, Y.
    Kohri, K.
    Krawczynski, H. S.
    Krizmanic, J. F.
    Lomtadze, T.
    Maestro, P.
    Marrocchesi, P. S.
    Messineo, A. M.
    Mitchell, J. W.
    Miyake, S.
    Moiseev, A. A.
    Mori, K.
    Mori, M.
    Mori, N.
    Motz, H. M.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 122 (18)
  • [6] Extended Measurement of the Cosmic-Ray Electron and Positron Spectrum from 11 GeV to 4.8 TeV with the Calorimetric Electron Telescope on the International Space Station
    Adriani, O.
    Akaike, Y.
    Asano, K.
    Asaoka, Y.
    Bagliesi, M. G.
    Berti, E.
    Bigongiari, G.
    Binns, W. R.
    Bonechi, S.
    Bongi, M.
    Brogi, P.
    Buckley, J. H.
    Cannady, N.
    Castellini, G.
    Checchia, C.
    Cherry, M. L.
    Collazuol, G.
    Di Felice, V
    Ebisawa, K.
    Fuke, H.
    Guzik, T. G.
    Hams, T.
    Hareyama, M.
    Hasebe, N.
    Hibino, K.
    Ichimura, M.
    Ioka, K.
    Ishizaki, W.
    Israel, M. H.
    Kasahara, K.
    Kataoka, J.
    Kataoka, R.
    Katayose, Y.
    Kato, C.
    Kawanaka, N.
    Kawakubo, Y.
    Kohri, K.
    Krawczynski, H. S.
    Krizmanic, J. F.
    Lomtadze, T.
    Maestro, P.
    Marrocchesi, P. S.
    Messineo, A. M.
    Mitchell, J. W.
    Miyake, S.
    Moiseev, A. A.
    Mori, K.
    Mori, M.
    Mori, N.
    Motz, H. M.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (26)
  • [7] Cosmic-Ray Positron Energy Spectrum Measured by PAMELA
    Adriani, O.
    Barbarino, G. C.
    Bazilevskaya, G. A.
    Bellotti, R.
    Bianco, A.
    Boezio, M.
    Bogomolov, E. A.
    Bongi, M.
    Bonvicini, V.
    Bottai, S.
    Bruno, A.
    Cafagna, F.
    Campana, D.
    Carbone, R.
    Carlson, P.
    Casolino, M.
    Castellini, G.
    De Donato, C.
    De Santis, C.
    De Simone, N.
    Di Felice, V.
    Formato, V.
    Galper, A. M.
    Karelin, A. V.
    Koldashov, S. V.
    Koldobskiy, S. A.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malakhov, V.
    Marcelli, L.
    Martucci, M.
    Mayorov, A. G.
    Menn, W.
    Merge, M.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Monaco, A.
    Mori, N.
    Munini, R.
    Osteria, G.
    Palma, F.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Pizzolotto, C.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    Rossetto, L.
    Sarkar, R.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 111 (08)
  • [8] Cosmic-Ray Electron Flux Measured by the PAMELA Experiment between 1 and 625 GeV
    Adriani, O.
    Barbarino, G. C.
    Bazilevskaya, G. A.
    Bellotti, R.
    Boezio, M.
    Bogomolov, E. A.
    Bongi, M.
    Bonvicini, V.
    Borisov, S.
    Bottai, S.
    Bruno, A.
    Cafagna, F.
    Campana, D.
    Carbone, R.
    Carlson, P.
    Casolino, M.
    Castellini, G.
    Consiglio, L.
    De Pascale, M. P.
    De Santis, C.
    De Simone, N.
    Di Felice, V.
    Galper, A. M.
    Gillard, W.
    Grishantseva, L.
    Jerse, G.
    Karelin, A. V.
    Koldashov, S. V.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malakhov, V.
    Malvezzi, V.
    Marcelli, L.
    Mayorov, A. G.
    Menn, W.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Monaco, A.
    Mori, N.
    Nikonov, N.
    Osteria, G.
    Palma, F.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Pizzolotto, C.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    Rossetto, L.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (20)
  • [9] PAMELA Measurements of Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra
    Adriani, O.
    Barbarino, G. C.
    Bazilevskaya, G. A.
    Bellotti, R.
    Boezio, M.
    Bogomolov, E. A.
    Bonechi, L.
    Bongi, M.
    Bonvicini, V.
    Borisov, S.
    Bottai, S.
    Bruno, A.
    Cafagna, F.
    Campana, D.
    Carbone, R.
    Carlson, P.
    Casolino, M.
    Castellini, G.
    Consiglio, L.
    De Pascale, M. P.
    De Santis, C.
    De Simone, N.
    Di Felice, V.
    Galper, A. M.
    Gillard, W.
    Grishantseva, L.
    Jerse, G.
    Karelin, A. V.
    Koldashov, S. V.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malakhov, V.
    Malvezzi, V.
    Marcelli, L.
    Mayorov, A. G.
    Menn, W.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Monaco, A.
    Mori, N.
    Nikonov, N.
    Osteria, G.
    Palma, F.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Pizzolotto, C.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    [J]. SCIENCE, 2011, 332 (6025) : 69 - 72
  • [10] Planck 2018 results: VIII. Gravitational lensing
    Aghanim, N.
    Akrami, Y.
    Ashdown, M.
    Aumont, J.
    Baccigalupi, C.
    Ballardini, M.
    Banday, A. J.
    Barreiro, R. B.
    Bartolo, N.
    Basak, S.
    Benabed, K.
    Bernard, J. -P.
    Bersanelli, M.
    Bielewicz, P.
    Bock, J. J.
    Bond, J. R.
    Borrill, J.
    Bouchet, F. R.
    Boulanger, F.
    Bucher, M.
    Burigana, C.
    Calabrese, E.
    Cardoso, J. -F.
    Carron, J.
    Challinor, A.
    Chiang, H. C.
    Colombo, L. P. L.
    Combet, C.
    Crill, B. P.
    Cuttaia, F.
    de Bernardis, P.
    de Zotti, G.
    Delabrouille, J.
    Di Valentino, E.
    Diego, J. M.
    Dore, O.
    Douspis, M.
    Ducout, A.
    Dupac, X.
    Efstathiou, G.
    Elsner, F.
    Ensslin, T. A.
    Eriksen, H. K.
    Fantaye, Y.
    Fernandez-Cobos, R.
    Finelli, F.
    Forastieri, F.
    Frailis, M.
    Fraisse, A. A.
    Franceschi, E.
    [J]. ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641 (641)
12345678910