The pulsar contribution to the gamma-ray background

被引：79

作者：

Faucher-Giguere, Claude-Andre ^{[1
]}

Loeb, Abraham ^{[1
]}

机构：

[1] Harvard Univ, Dept Astron, Cambridge, MA 02138 USA

来源：

JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS | 2010年 / 01期

关键词：

gamma ray theory; millisecond pulsars; neutron stars; dark matter theory; DARK-MATTER ANNIHILATION; COSMIC STAR-FORMATION; DATA-ANALYSIS SYSTEMS; NEUTRON-STAR; MILLISECOND PULSAR; EGRET OBSERVATIONS; GRAVITATIONAL-RADIATION; POPULATION SYNTHESIS; LUMINOSITY FUNCTION; PSR J2021+3651;

D O I：

10.1088/1475-7516/2010/01/005

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We estimate the contribution of Galactic pulsars, both ordinary and millisecond pulsars (MSPs), to the high-energy ( > 100 MeV) gamma-ray background. We pay particular attention to the high-latitude part of the background that could be confused with an extragalactic component in existing analyses that subtract a Galactic cosmic-ray model. Our pulsar population models are calibrated to the results of large-scale radio surveys and we employ a simple empirical gamma-ray luminosity calibration to the spin-down rate that provides a good fit to existing data. We find that while ordinary pulsars are expected to contribute only a fraction similar to 10(-3) of the high-latitude gamma-ray intensity (I-X similar to 1 x 10(-5) ph s(-1) cm(-2) sr(-1)), MSPs could provide a much larger contribution and even potentially overproduce it, depending on the model parameters. We explore these dependences using a range of MSP models as a guide to how gamma-ray measurements can usefully constrain the MSP population. Existing gamma-ray background measurements and source counts already rule out several models. Finally, we show how fluctuations in the gamma-ray sky can be used to distinguish between different sources of the background.

引用

页数：36

共 123 条

[1] The Fermi Gamma-Ray Space Telescope Discovers the Pulsar in the Young Galactic Supernova Remnant CTA 1 [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Atwood, W. B. ;

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. ;

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. ;

Davis, D. S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

Dormody, M. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Edmonds, Y. ;

Farnier, C. .

SCIENCE, 2008, 322 (5905) :1218-1221

[2] PULSED GAMMA RAYS FROM THE MILLISECOND PULSAR J0030+0451 WITH THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, 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. ;

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. ;

Casandjian, J. M. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cognard, I. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

De Angelis, A. ;

De Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

Dormody, M. ;

Do Couto E Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Farnier, C. ;

Favuzzi, C. ;

Focke, W. B. ;

Frailis, M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 699 (02) :1171-1177

[3] A Population of Gamma-Ray Millisecond Pulsars Seen with the Fermi Large Area Telescope [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. ;

Bignami, G. F. ;

Blandford, R. D. ;

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. ;

Camilo, F. ;

Caraveo, P. A. ;

Carlson, P. ;

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. ;

Dermer, C. D. ;

Desvignes, G. ;

de Angelis, A. ;

de Luca, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. .

SCIENCE, 2009, 325 (5942) :848-852

[4] FERMI/LARGE AREA TELESCOPE BRIGHT GAMMA-RAY SOURCE LIST [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Band, D. L. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bignami, G. F. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Corbet, R. ;

Costamante, L. ;

Cutini, S. ;

Davis, D. S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Luca, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2009, 183 (01) :46-66

[5] BRIGHT ACTIVE GALACTIC NUCLEI SOURCE LIST FROM THE FIRST THREE MONTHS OF THE FERMI LARGE AREA TELESCOPE ALL-SKY SURVEY [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. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Chen, A. W. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Colafrancesco, S. ;

Collmar, W. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Costamante, L. ;

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. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 700 (01) :597-622

[6] FERMI LARGE AREA TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE VELA PULSAR [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Atwood, W. B. ;

Bagagli, R. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Band, D. L. ;

Barbiellini, G. ;

Baring, M. G. ;

Bartelt, J. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellardi, F. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bisello, D. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogart, J. R. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Camilo, F. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Ceccanti, M. ;

Cecchi, C. ;

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. ;

Corucci, L. ;

Cutini, S. ;

Davis, D. S. ;

DeKlotz, M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 696 (02) :1084-1093

[7]

ABDO AA, ARXIV09101608

[8] On the relevance of the r-mode instability for accreting neutron stars and white dwarfs [J].

Andersson, N ;

Kokkotas, KD ;

Stergioulas, N .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 1999, 516 (01) :307-314

[9]

[Anonymous], 1984, BIRTH EVOLUTION NEUT

[10]

Arons J, 1996, ASTRON ASTROPHYS SUP, V120, pC49

← 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 →