ПРОИЗВОДСТВО ПОЗИТРОНОВ В ЦЕНТРЕ ГАЛАКТИКИ СУБРЕЛЯТИВИСТСКИМИ ПРОТОНАМИ И ЯДРАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложены альтернативные процессы генерации позитронов, производящих аннигиляционную линию 511 кэВ в балдже Галактики, космическими лучами. Поскольку релятивистские космические лучи, помимо позитронов, производят и вторичные гамма-кванты, поток которых ограничен экспериментально, мы рассматриваем субрелятивистские частицы. Частицы с энергиями ниже порога производства заряженных пионов могут рождать позитроны в двух процессах: непосредственным производством электрон-позитронных пар при электромагнитном взаимодействии (ультрапериферические столкновения) и путем создания нестабильных изотопов за счет реакции скалывания или протонного захвата. Данные процессы характеризуются сечениями, которые малы на нерелятивистских энергиях и быстро возрастают с увеличением скорости частиц. Оптимальные скорости протонов лежат в диапазоне примерно 0.1—0.3 скорости света. При таких скоростях сечение рождения позитронов достаточно велико, но производство гамма-квантов все еще мало. Следовательно, для производства позитронов требуются специальные источники космических лучей, в которых рождается большое количество субрелятивистских частиц в указанном диапазоне скоростей. В качестве таких источников мы рассматриваем быстрые оптические транзиенты и приливные разрушения звезд центральной черной дырой. Характерные скорости ветров в данных объектах составляют десятые доли скорости света. Если эффективность ускорения заряженных частиц до релятивистских энергий невелика, то данные ветра способны производить требуемое количество позитронов. Также мы показываем, что энергии, выделяемой в процессах приливных разрушений звезд, достаточно для производства требуемого числа позитронов.

Об авторах

Д. О. Чернышов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: chernyshov@lpi.ru
Москва, Россия

В. А. Догель

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

И. М. Дремин

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

А. М. Киселев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

А. В. Копьев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. Аелло и др. (M. Ajello, A. Albert, W.B. Atwood, G. Barbiellini, D. Bastieri, K. Bechtol, R. Bellazzini, E. Bissaldi, et al.), Astrophys. J. 819, 44A (2016).
  2. Агаронян, Атоян (F.A. Aharonian and A.M. Atoyan), Astron. Lett. 7, 395 (1981).
  3. Атоян (A.M. Atoyan.), Astron. Astrophys. 257, 476 (1992).
  4. Бартелс и др. (R. Bartels, F. Calore, E. Storm, and C. Weniger), MNRAS 480, 3826 (2018).
  5. Бергер и др. (M.J. Berger, J.H. Hubbell, S.M. Seltzer, et al.), XCOM: Photon Cross Section Database, http://physics.nist.gov/xcom (2010).
  6. Бертулани и др. (C.A. Bertulani, S.R. Klein, and J. Nystrand), ARNPS 55, 271 (2005).
  7. Биком, Юксель (J.F. Beacom and H. Yuksel), Phys. Rev. Letters 97, 071102 (2006).
  8. Брейт, Уиллер (G. Breit and J.A. Wheeler), Phys. Rev. 46, 1087 (1934).
  9. Буссард и др. (R.W. Bussard, R. Ramaty, and R.J. Drachman), Astrophys. J. 228, 928, (1979).
  10. Быков и др. (A. Bykov, V. Romansky, and S. Osipov), Universe 8, 32 (2022).
  11. Ванг и др. (W. Wang, C.S.J. Pun, and K.S. Cheng), Astron. Astrophys. 446, 943 (2006).
  12. Высоцкий, М.И., Жемчугов, Е.В., УФН 189, 975 (2019).
  13. Дай и др. (L. Dai, J.C. McKinney, N. Roth, E. Ramirez-Ruiz, and M.C. Miller), Astrophys. J. (Lett.) 859, L20 (2018).
  14. Дай и др. (L. Dai, G. Lodato, and R. Cheng), SSRv 217, 12 (2021).
  15. Джексон Дж., Классическая электродинамика (М.: Мир, 1965).
  16. Дрёмин И.М., УФН 190, 811 (2020).
  17. Зигерт (Th. Siegert), Astrophys. Suppl. Ser. 368, 27 (2023).
  18. Ивамото и др. (O. Iwamoto, N. Iwamoto, S. Kunieda, et al.), J. Nucl. Sci. Technol. 60, 1 (2023).
  19. Истомин и др. (Y.N. Istomin, D.O. Chernyshov, and D.N. Sob’yanin), MNRAS 498, 2089 (2020).
  20. Камае и др. (T. Kamae, N. Karlsson, T. Mizuno, T. Abe, and T. Koi), Astrophys. J. 647, 692 (2006).
  21. Кара и др. (E. Kara, J.M. Miller, C. Reynolds, and L. Dai), Nature 535, 388 (2016).
  22. Конинг и др. (A.J. Koning, D. Rochman, J. Sublet, et al.), Nuclear Data Sheets 155, 1 (2019).
  23. Крокер и др. (R.M. Crocker, A.J. Ruiter, I.R. Seitenzahl, F.H. Panther, S. Sim, H. Baumgardt, A. Moller, D.M. Nataf, et al.), Nat. Astron. 1, 0135 (2017).
  24. Ли, Мингулов (R.N. Lee and K.T. Mingulov), Phys. Lett. B 757, 207 (2016).
  25. Лианг, Дермер (E.P. Liang and C.D. Dermer), Astrophys. J. 325, L39 (1988).
  26. Лин и др. (D. Lin, J. Guillochon, S. Komossa, et al.), Nat. Astron. 1, 33 (2017).
  27. Пранцзос и др. (N. Prantzos, C. Boehm, A.M. Bykov, et al.), RvMP 83, 1001 (2011).
  28. Пширков (M.S. Pshirkov), Phys. Rev. D 94, 103002 (2016).
  29. Садовский, Нараян (A. Sadowski and R. Narayan), MNRAS 456, 3929 (2016).
  30. Сижан и др. (P. Sizun, M. Casse, and S. Schanne), Phys. Rev. D 74, 063514 (2006).
  31. Ченг и др. (K.S. Cheng, D.O. Chernyshov, and V.A. Dogiel), Astrophys. J. 645, 1138 (2006).
  32. Ченг и др. (K.S. Cheng, D.O. Chernyshov, and V.A. Dogiel), Astron. Astrophys. 473, 351 (2007).
  33. Чернышов и др. (D. Chernyshov, V. Dogiel, and I. Dremin), Physics 6, 251 (2024).
  34. Чуразов и др. (E. Churazov, L. Bouchet, P. Jean, et al.), New Astron. Rev. 90, 101548 (2020).
  35. Чуразов и др. (E. Churazov, S. Sazonov, S. Tsygankov, R. Sunyaev, and D. Varshalovich), MNRAS 411, 1727 (2011).
  36. Шультайс и др. (M. Schultheis, R.M. Rich, L. Origlia, et al.), Astron. Astrophys. 627, A152 (2019).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024