Cosmic ray acceleration in supernova remnants and the FERMI/PAMELA data

被引:110
作者
Ahlers, Markus [1 ]
Mertsch, Philipp [1 ]
Sarkar, Subir [1 ]
机构
[1] Univ Oxford, Rudolf Peierls Ctr Theoret Phys, Oxford OX1 3NP, England
来源
PHYSICAL REVIEW D | 2009年 / 80卷 / 12期
关键词
GAMMA-RAYS; PARTICLE-ACCELERATION; GALACTIC SOURCES; RX J1713.7-3946; TEV; DISCOVERY; EMISSION; ELECTRONS; ENERGIES; SPECTRA;
D O I
10.1103/PhysRevD.80.123017
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We discuss recent observations of high energy cosmic ray positrons and electrons in the context of hadronic interactions in supernova remnants (SNRs), the suspected accelerators of galactic cosmic rays. Diffusive shock acceleration can harden the energy spectrum of secondary positrons relative to that of the primary protons and electrons and thus explain the rise in the positron fraction observed by PAMELA above 10 GeV. We normalize the hadronic interaction rate by holding pion decay to be responsible for the gamma rays detected by HESS from some SNRs. By simulating the spatial and temporal distribution of SNRs in the Galaxy according to their known statistics, we are able to then fit the electron (plus positron) energy spectrum measured by Fermi. It appears that IceCube has good prospects for detecting the hadronic neutrino fluxes expected from nearby SNRs.
引用
收藏
页数:14
相关论文
共 82 条
[1]   FIRST NEUTRINO POINT-SOURCE RESULTS FROM THE 22 STRING ICECUBE DETECTOR [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. ;
Ahlers, M. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bolmont, J. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Bradley, L. ;
Braun, J. ;
Breder, D. ;
Castermans, T. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Cohen, S. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Day, C. T. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Depaepe, O. ;
Descamps, F. ;
Desiati, P. ;
de Vries-Uiterweerd, G. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2009, 701 (01) :L47-L51
[2]   Search for point sources of high energy neutrinos with final data from AMANDA-II [J].
Abbasi, R. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, J. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Baret, B. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Becka, T. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Blaufuss, E. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bolmont, J. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Breder, D. ;
Burgess, T. ;
Castermans, T. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Davour, A. ;
Day, C. T. ;
Depaepe, O. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Descamps, F. ;
Desiati, P. ;
de Vries-Uiterweerd, G. ;
DeYoung, T. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Dreyer, J. .
PHYSICAL REVIEW D, 2009, 79 (06)
[3]   TeV gamma-ray sources from a survey of the Galactic plane with Milagro [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. ;
Berley, D. ;
Casanova, S. ;
Chen, C. ;
Coyne, D. G. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Fleysher, L. ;
Fleysher, R. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hays, E. ;
Hoffman, C. M. ;
Hopper, B. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Lansdell, C. P. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Mincer, A. I. ;
Nemethy, P. ;
Noyes, D. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Sullivan, G. W. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Xu, X. W. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2007, 664 (02) :L91-L94
[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]   MILAGRO OBSERVATIONS OF MULTI-TeV EMISSION FROM GALACTIC SOURCES IN THE FERMI BRIGHT SOURCE LIST [J].
Abdo, A. A. ;
Allen, B. T. ;
Aune, T. ;
Berley, D. ;
Chen, C. ;
Christopher, G. E. ;
DeYoung, T. ;
Dingus, B. L. ;
Ellsworth, R. W. ;
Gonzalez, M. M. ;
Goodman, J. A. ;
Hays, E. ;
Hoffman, C. M. ;
Huentemeyer, P. H. ;
Kolterman, B. E. ;
Linnemann, J. T. ;
McEnery, J. E. ;
Morgan, T. ;
Mincer, A. I. ;
Nemethy, P. ;
Pretz, J. ;
Ryan, J. M. ;
Parkinson, P. M. Saz ;
Shoup, A. ;
Sinnis, G. ;
Smith, A. J. ;
Vasileiou, V. ;
Walker, G. P. ;
Williams, D. A. ;
Yodh, G. B. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2009, 700 (02) :L127-L131
[6]   Measurement of the Cosmic Ray e++e- Spectrum from 20 GeV to 1 TeV 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. ;
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. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (18)
[7]   An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100 GeV [J].
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. .
NATURE, 2009, 458 (7238) :607-609
[8]   New Measurement of the Antiproton-to-Proton Flux Ratio up to 100 GeV in the Cosmic Radiation [J].
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. ;
Fedele, D. ;
Galper, A. M. ;
Grishantseva, L. ;
Hofverberg, P. ;
Leonov, A. ;
Koldashov, S. V. ;
Krutkov, S. Y. ;
Kvashnin, A. N. ;
Malvezzi, V. ;
Marcelli, L. ;
Menn, W. ;
Mikhailov, V. V. ;
Minori, M. ;
Mocchiutti, E. ;
Nagni, M. ;
Orsi, S. ;
Osteria, G. ;
Papini, P. ;
Pearce, M. ;
Picozza, P. ;
Ricci, M. ;
Ricciarini, S. B. ;
Simon, M. ;
Sparvoli, R. ;
Spillantini, P. ;
Stozhkov, Y. I. ;
Taddei, E. ;
Vacchi, A. ;
Vannuccini, E. ;
Vasilyev, G. ;
Voronov, S. A. ;
Yurkin, Y. T. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (05)
[9]   Discovery of a VHE gamma-ray source coincident with the supernova remnant CTB 37A [J].
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
de Almeida, U. Barres ;
Bazer-Bachi, A. R. ;
Behera, B. ;
Beilicke, M. ;
Benbow, W. ;
Bernloehr, K. ;
Boisson, C. ;
Borrel, V. ;
Braun, I. ;
Brion, E. ;
Brucker, J. ;
Buehler, R. ;
Bulik, T. ;
Buesching, I. ;
Boutelier, T. ;
Carrigan, S. ;
Chadwick, P. M. ;
Chaves, R. ;
Chounet, L. -M. ;
Clapson, A. C. ;
Coignet, G. ;
Cornils, R. ;
Costamante, L. ;
Dalton, M. ;
Degrange, B. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, I. O'C. ;
Dubois, F. ;
Dubus, G. ;
Dyks, J. ;
Egberts, K. ;
Emmanoulopoulos, D. ;
Espigat, P. ;
Farnier, C. ;
Feinstein, F. ;
Fiasson, A. ;
Foerster, A. ;
Fontaine, G. ;
Funk, S. ;
Fuessling, M. ;
Gabici, S. ;
Gallant, Y. A. ;
Giebels, B. ;
Glicenstein, J. F. ;
Glueck, B. ;
Goret, P. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2008, 490 (02) :685-693
[10]   Chandra and HESS observations of the supernova remnant CTB 37B [J].
Aharonian, F. ;
Akhperjanian, A. G. ;
de Almeida, U. Barres ;
Bazer-Bachi, A. R. ;
Behera, B. ;
Beilicke, M. ;
Benbow, W. ;
Bernloehr, K. ;
Boisson, C. ;
Borrel, V. ;
Braun, I. ;
Brion, E. ;
Brucker, J. ;
Buehler, R. ;
Bulik, T. ;
Buesching, I. ;
Boutelier, T. ;
Carrigan, S. ;
Chadwick, P. M. ;
Chaves, R. C. G. ;
Chounet, L. -M. ;
Clapson, A. C. ;
Coignet, G. ;
Cornils, R. ;
Costamante, L. ;
Dalton, M. ;
Degrange, B. ;
Dickinson, H. J. ;
Djannati-Atai, A. ;
Domainko, W. ;
Drury, L. O'C. ;
Dubois, F. ;
Dubus, G. ;
Dyks, J. ;
Egberts, K. ;
Emmanoulopoulos, D. ;
Espigat, P. ;
Farnier, C. ;
Feinstein, F. ;
Fiasson, A. ;
Foerster, A. ;
Fontaine, G. ;
Funk, S. ;
Fuessling, M. ;
Gabici, S. ;
Gallant, Y. A. ;
Giebels, B. ;
Glicenstein, J. F. ;
Glueck, B. ;
Goret, P. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2008, 486 (03) :829-836