New Very Local Interstellar Spectra for Electrons, Positrons, Protons, and Light Cosmic Ray Nuclei

被引：69

作者：

Bisschoff, D. ^{[1
]}

Potgieter, M. S. ^{[1
]}

Aslam, O. P. M. ^{[1
]}

机构：

[1] North West Univ, Ctr Space Res, ZA-2520 Potchefstroom, South Africa

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2019年 / 878卷 / 01期

基金：

新加坡国家研究基金会;

关键词：

cosmic rays; Sun: heliosphere; SOLAR MODULATION; PROPAGATION; DRIFT; HELIOSPHERE; PARTICLES; FLUX;

D O I：

10.3847/1538-4357/ab1e4a

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The local interstellar spectra (LISs) for galactic cosmic rays (CRs) cannot be directly observed at the Earth below certain energies, because of solar modulation in the heliosphere. With Voyager 1 crossing the heliopause in 2012, in situ experimental LIS data below 100 MeV/nuc can now constrain computed galactic CR spectra. Using galactic propagation models, galactic electron, proton, and light nuclei spectra can now be computed more reliably as LISs. Using the Voyager 1 observations made beyond the heliopause, and the observations made by the PAMELA experiment in Earth orbit for the 2009 solar minimum, as experimental constraints, we simultaneously reproduced the CR electron, proton, helium, and carbon observations by implementing the GALPROP code. Below about 30 GeV/nuc solar modulation has a significant effect and a comprehensive three-dimensional (3D) numerical modulation model is used to compare the computed spectra with the observed PAMELA spectra at these energies. Subsequently the computed LISs can be compared over as wide a range of energies as possible. The simultaneous calculation of CR spectra with a single propagation model allows the LISs for positrons, boron, and oxygen to also be inferred. This implementation of the comprehensive galactic propagation model (GALPROP), alongside a sophisticated solar modulation model to compute CR spectra for comparison with both Voyager 1 and PAMELA observations over a wide energy range, allows us to present new self-consistent LISs (and expressions) for electrons, positrons, protons, helium, carbon, boron, and oxygen for the energy range of 3 MeV/nuc-100 GeV/nuc.

引用

页数：8

共 64 条

[1] TIME DEPENDENCE OF THE e- FLUX MEASURED BY PAMELA DURING THE 2006 JULY-2009 DECEMBER SOLAR MINIMUM [J].

Adriani, G. ;

Barbarino, G. C. ;

Bazilevskaya, G. A. ;

Bellotti, R. ;

Boezio, M. ;

Bogomolov, E. A. ;

Bongi, M. ;

Bonvicini, V. ;

Bottai, S. ;

Bruno, A. ;

Cafagna, F. ;

Campana, D. ;

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. ;

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. ;

Panico, B. ;

Papini, P. ;

Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

Ricci, M. ;

Ricciarini, S. B. ;

Sarkar, R. ;

Scotti, V. ;

Simon, M. ;

Sparvoli, R. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 810 (02)

[2] The PAMELA Mission: Heralding a new era in precision cosmic ray physics [J].

Adriani, O. ;

Barbarino, G. C. ;

Bazilevskaya, G. A. ;

Bellotti, R. ;

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 Pascale, M. P. ;

De Santis, C. ;

De Simone, N. ;

Di Felice, V. ;

Formato, V. ;

Galper, A. M. ;

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Karelin, A. V. ;

Kheymits, M. D. ;

Koldashov, S. V. ;

Koldobskiy, S. ;

Krut'kov, S. Yu. ;

Kvashnin, A. N. ;

Leonov, A. ;

Malakhov, V. ;

Marcelli, L. ;

Martucci, M. ;

Mayorov, A. G. ;

Menn, W. ;

Mikhailov, V. V. ;

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Munini, R. ;

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Osteria, G. ;

Papini, P. ;

Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

Pizzolotto, C. ;

Ricci, M. ;

Ricciarini, S. B. ;

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[3] MEASUREMENT OF BORON AND CARBON FLUXES IN COSMIC RAYS WITH THE PAMELA EXPERIMENT [J].

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Barbarino, G. C. ;

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Bellotti, R. ;

Boezio, M. ;

Bogomolov, E. A. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2014, 791 (02)

[4] Cosmic-Ray Positron Energy Spectrum Measured by PAMELA [J].

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Merge, M. ;

Mikhailov, V. V. ;

Mocchiutti, E. ;

Monaco, A. ;

Mori, N. ;

Munini, R. ;

Osteria, G. ;

Palma, F. ;

Papini, P. ;

Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

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Ricci, M. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2013, 765 (02)

[6] Cosmic-Ray Electron Flux Measured by the PAMELA Experiment between 1 and 625 GeV [J].

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Mayorov, A. G. ;

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[7] PAMELA Measurements of Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra [J].

Adriani, O. ;

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SCIENCE, 2011, 332 (6025) :69-72

[8] PAMELA Results on the Cosmic-Ray Antiproton Flux from 60 MeV to 180 GeV in Kinetic Energy [J].

Adriani, O. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2019, 873 (01)

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共 64 条

[1] TIME DEPENDENCE OF THE e- FLUX MEASURED BY PAMELA DURING THE 2006 JULY-2009 DECEMBER SOLAR MINIMUM [J].

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Barbarino, G. C. ;

Bazilevskaya, G. A. ;

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Bogomolov, E. A. ;

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[2] The PAMELA Mission: Heralding a new era in precision cosmic ray physics [J].

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PHYSICS REPORTS-REVIEW SECTION OF PHYSICS LETTERS, 2014, 544 (04) :323-370

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[5] TIME DEPENDENCE OF THE PROTON FLUX MEASURED BY PAMELA DURING THE 2006 JULY-2009 DECEMBER SOLAR MINIMUM [J].

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Menn, W. ;

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Mocchiutti, E. ;

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Palma, F. ;

Papini, P. ;

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Rossetto, L. ;

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[6] Cosmic-Ray Electron Flux Measured by the PAMELA Experiment between 1 and 625 GeV [J].

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Mayorov, A. G. ;

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Monaco, A. ;

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Pearce, M. ;

Picozza, P. ;

Pizzolotto, C. ;

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[7] PAMELA Measurements of Cosmic-Ray Proton and Helium Spectra [J].

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