PROIZVODSTVO POZITRONOV V TsENTRE GALAKTIKI SUBRELYaTIVISTSKIMI PROTONAMI I YaDRAMI

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

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.

References

  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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).