Systematic study of the uncertainties in fitting the cosmic positron data by AMS-02

被引:19
作者
Yuan, Qiang [1 ]
Bi, Xiao-Jun [1 ]
机构
[1] Chinese Acad Sci, Inst High Energy Phys, Key Lab Particle Astrophys, Beijing 100049, Peoples R China
来源
JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2015年 / 03期
基金
中国国家自然科学基金;
关键词
dark matter theory; cosmic ray theory; DARK-MATTER; SOLAR MODULATION; GAMMA-RAYS; E(+/-) EXCESSES; SPECTRUM; ORIGIN; PROPAGATION; FRACTION; PROTON; MODELS;
D O I
10.1088/1475-7516/2015/03/033
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The operation of AMS-02 opens a new era for the study of cosmic ray physics with unprecedentedly precise data which are comparable with the laboratory measurements. The high precision data allow a quantitative study on the cosmic ray physics and give strict constraints on the nature of cosmic ray sources. However, the intrinsic errors from the theoretical models to interpret the data become dominant over the errors in the data. In the present work we try to give a systematic study on the uncertainties of the models to explain the AMS-02 positron fraction data, which shows the cosmic ray e(+)e(-) excesses together with the PAMELA and Fermi-LAT measurements. The excesses can be attributed to contributions from the extra e(+)e(-) sources, such as pulsars or the dark matter annihilation. The possible systematic uncertainties of the theoretical models considered include the cosmic ray propagation, the treatment of the low energy data, the solar modulation, the pp interaction models, the nuclei injection spectrum and so on. We find that in general a spectral hardening of the primary electron injection spectrum above similar to 50-100GeV is favored by the data. Furthermore, the present model uncertainties may lead to a factor of similar to 2 enlargement in the determination of the parameter regions of the extra source, such as the dark matter mass, annihilation rate and so on.
引用
收藏
页数:20
相关论文
共 86 条
  • [1] THE SECOND FERMI LARGE AREA TELESCOPE CATALOG OF GAMMA-RAY PULSARS
    Abdo, A. A.
    Ajello, M.
    Allafort, A.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Baring, M. G.
    Bastieri, D.
    Belfiore, A.
    Bellazzini, R.
    Bhattacharyya, B.
    Bissaldi, E.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burgay, M.
    Burnett, T. H.
    Busetto, G.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Camilo, F.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Celik, Oe .
    Charles, E.
    Chaty, S.
    Chaves, R. C. G.
    Chekhtman, A.
    Chen, A. W.
    Chiang, J.
    Chiaro, G.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cognard, I.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    De Angelis, A.
    DeCesar, M. E.
    De Luca, A.
    Den Hartog, P. R.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2013, 208 (02)
  • [2] FERMI LAT OBSERVATION OF DIFFUSE GAMMA RAYS PRODUCED THROUGH INTERACTIONS BETWEEN LOCAL INTERSTELLAR MATTER AND HIGH-ENERGY COSMIC RAYS
    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.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 703 (02) : 1249 - 1256
  • [3] Measurement of the Cosmic Ray e++e- Spectrum from 20 GeV to 1 TeV with the Fermi Large Area Telescope
    Abdo, A. A.
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Axelsson, M.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Battelino, M.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Berenji, B.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bogaert, G.
    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.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Cheung, C. C.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Cominsky, L. R.
    Conrad, J.
    Cutini, S.
    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.
    Dumora, D.
    Edmonds, Y.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (18)
  • [4] CONSTRAINTS ON THE GALACTIC HALO DARK MATTER FROM FERMI-LAT DIFFUSE MEASUREMENTS
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Bechtol, K.
    Bellazzini, R.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Bottacini, E.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Casandjian, J. M.
    Cecchi, C.
    Charles, E.
    Chekhtman, A.
    Chiang, J.
    Ciprini, S.
    Claus, R.
    Cohen-Tanugi, J.
    Conrad, J.
    Cuoco, A.
    Cutini, S.
    D'Ammando, F.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    Dermer, C. D.
    do Couto e Silva, E.
    Drell, P. S.
    Drlica-Wagner, A.
    Falletti, L.
    Favuzzi, C.
    Fegan, S. J.
    Focke, W. B.
    Fukazawa, Y.
    Funk, S.
    Fusco, P.
    Gargano, F.
    Gasparrini, D.
    Germani, S.
    [J]. ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2012, 761 (02)
  • [5] Fermi LAT observations of cosmic-ray electrons from 7 GeV to 1 TeV
    Ackermann, M.
    Ajello, M.
    Atwood, W. B.
    Baldini, L.
    Ballet, J.
    Barbiellini, G.
    Bastieri, D.
    Baughman, B. M.
    Bechtol, K.
    Bellardi, F.
    Bellazzini, R.
    Belli, F.
    Berenji, B.
    Blandford, R. D.
    Bloom, E. D.
    Bogart, J. R.
    Bonamente, E.
    Borgland, A. W.
    Brandt, T. J.
    Bregeon, J.
    Brez, A.
    Brigida, M.
    Bruel, P.
    Buehler, R.
    Burnett, T. H.
    Busetto, G.
    Buson, S.
    Caliandro, G. A.
    Cameron, R. A.
    Caraveo, P. A.
    Carlson, P.
    Carrigan, S.
    Casandjian, J. M.
    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.
    Corbet, R.
    DeKlotz, M.
    Dermer, C. D.
    de Angelis, A.
    de Palma, F.
    [J]. PHYSICAL REVIEW D, 2010, 82 (09):
  • [6] 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)
  • [7] 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
  • [8] PAMELA Results on the Cosmic-Ray Antiproton Flux from 60 MeV to 180 GeV in Kinetic Energy
    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.
    Hofverberg, P.
    Jerse, G.
    Karelin, A. V.
    Koldashov, S. V.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malvezzi, V.
    Marcelli, L.
    Mayorov, A. G.
    Menn, W.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Monaco, A.
    Mori, N.
    Nikonov, N.
    Osteria, G.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Pizzolotto, C.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    Rossetto, L.
    [J]. PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 105 (12)
  • [9] A statistical procedure for the identification of positrons in the PAMELA experiment
    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.
    Hofverberg, P.
    Jerse, G.
    Koldashov, S. V.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malvezzi, V.
    Marcelli, L.
    Menn, W.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Monaco, A.
    Mori, N.
    Nikonov, N.
    Osteria, G.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    Rossetto, L.
    Simon, M.
    Sparvoli, R.
    Spillantini, P.
    [J]. ASTROPARTICLE PHYSICS, 2010, 34 (01) : 1 - 11
  • [10] An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100 GeV
    Adriani, O.
    Barbarino, G. C.
    Bazilevskaya, G. A.
    Bellotti, R.
    Boezio, M.
    Bogomolov, E. A.
    Bonechi, L.
    Bongi, M.
    Bonvicini, V.
    Bottai, S.
    Bruno, A.
    Cafagna, F.
    Campana, D.
    Carlson, P.
    Casolino, M.
    Castellini, G.
    De Pascale, M. P.
    De Rosa, G.
    De Simone, N.
    Di Felice, V.
    Galper, A. M.
    Grishantseva, L.
    Hofverberg, P.
    Koldashov, S. V.
    Krutkov, S. Y.
    Kvashnin, A. N.
    Leonov, A.
    Malvezzi, V.
    Marcelli, L.
    Menn, W.
    Mikhailov, V. V.
    Mocchiutti, E.
    Orsi, S.
    Osteria, G.
    Papini, P.
    Pearce, M.
    Picozza, P.
    Ricci, M.
    Ricciarini, S. B.
    Simon, M.
    Sparvoli, R.
    Spillantini, P.
    Stozhkov, Y. I.
    Vacchi, A.
    Vannuccini, E.
    Vasilyev, G.
    Voronov, S. A.
    Yurkin, Y. T.
    Zampa, G.
    Zampa, N.
    [J]. NATURE, 2009, 458 (7238) : 607 - 609