Гамма- та нейтринне випромінювання скупчення галактик Волосся Вероніки (A1656)
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe67.2.102Ключові слова:
скупчення галактик, Скупчення Волосся Веронiки, космiчнi променi, гамма-випромiнювання, нейтринне випромiнюванняАнотація
Скупчення галактик (СГ) є найбiльшими i наймасивнiшими гравiтацiйно зв’язаними об’єктами у великомасштабнiй структурi Всесвiту. Через значнi (порядку кеВ) температури вiрiалiзованого газу у внутрiшньокластерному середовищi (ВКС) та наявнiсть космiчних променiв (КП) СГ є ефективними джерелами теплового рентгенiвського та нетеплового лептонного (синхротронного) випромiнювання. Прискоренi КП акумулюються в СГ, оскiльки час дифузiйного виходу КП iз СГ перевищує вiк Всесвiту. Однак нетеплове адронне гамма-випромiнювання (головно, через протон-протоннi зiткнення КП з тепловими протонами плазми ВКС та наступнi розпади нейтральних пiонiв) вiд СГ ще не було надiйно задетектоване. В цiй роботi ми моделюємо очiкуване нетеплове адронне гамма-випромiнювання та потiк нейтрино вiд СГ Волосся Веронiки (Coma cluster, А1656) та оцiнюємо перспективи реєстрацiї цього випромiнювання iснуючими (Fermi-LAT, LHAASO, IceCube) та запланованими наземними (CTA, IceCube-Gen2) детекторами.
Посилання
G.M. Voit. Tracing cosmic evolution with clusters of galaxies. Rev. Mod. Phys. 77, 207 (2005).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.207
V.Springel, C. Frenk, S. White. The large-scale structure of the Universe. Nature 440, 1137 (2006).
https://doi.org/10.1038/nature04805
S. Allen, A. Evrard, A. Mantz. Cosmological parameters from observations of galaxy clusters. Ann. Rev. Astron. Astrophys. 49, 409 (2011).
https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081710-102514
V. Berezinsky, P. Blasi, V. Ptuskin. Clusters of galaxies as storage room for cosmic rays. Astrophys. J. 487, 529 (1997).
https://doi.org/10.1086/304622
J. Mohr, B. Mathiesen, A. Evrard. Properties of the intracluster medium in an ensemble of nearby galaxy clusters. Astrophys. J. 517, 627 (1999).
https://doi.org/10.1086/307227
C. Pfrommer, T. Enslin. Constraining the population of cosmic ray protons in cooling flow clusters with y-ray and radio observations: Are radio mini-halos of hadronic origin? Astron. Astrophys. 413, 17 (2004).
https://doi.org/10.1051/0004-6361:20031464
A. Pinzke, C. Pfrommer. Simulating the y-ray emission from galaxy clusters: a universal cosmic ray spectrum and spatial distribution. Mon. Not. R. Astron. Soc. 409, 449 (2010).
https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2010.17328.x
M. Ackermann, A. Ajello, A. Allafort et al. Search for cosmic-ray-induced gamma-ray emission in galaxy clusters. Astrophys. J. 787, 18 (2014).
D. Wittor. On the challenges of cosmic-ray proton shock acceleration in the intracluster medium. New Astron. 85, 101550 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101550
R. Adam, H. Goksu, A. Leingartner-Goth et al. MINOT: Modeling the intracluster medium (non-)thermal content and observable prediction tools. Astron. Astrophys. 644, A70 (2020).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039091
Planck Collaboration et al. Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters. Astron. Astrophys. 594, A13 (2016).
S.-Q. Xi, X.-Y. Wang, Y.-F. Liang et al. Detection of gamma-ray emission from the Coma cluster with Fermi Large Area Telescope and tentative evidence for an extended spatial structure. Phys. Rev. D 98, 063006 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.98.063006
R. Adam, H. Goksu, S. Brown et al. y-ray detection toward the Coma cluster with Fermi-LAT: Implications for the cosmic ray content in the hadronic scenario. Astron. Astrophys. 648, A60 (2021).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039660
S. Garrappa, S. Buson, Fermi-LAT Collaboration. FermiLAT gamma-ray observations of IceCube-200921A and detection of a new gamma-ray source, Fermi J1256.9 + 2630. GRB Coordinates Network 28481, 1 (2020).
Planck Collaboration et al. Planck 2013 results. XX. Cosmology from Sunyaev-Zeldovich cluster counts. Astron. Astrophys. 571, A20 (2014).
R. Piffaretti, R. Valdarnini. Total mass biases in X-ray galaxy clusters. Astron. Astrophys. 491, 1 (2008).
https://doi.org/10.1051/0004-6361:200809739
A. Cavaliere, R. Fusco-Femiani. The distribution of hot gas in clusters of galaxies. Astron. Astrophys. 70, 677 (1978).
D. Nagai, A.V. Kravtsov, A. Vikhlinin. Effects of galaxy formation on thermodynamics of the intracluster medium. Astrophys. J. 668, 1 (2007).
https://doi.org/10.1086/521328
J. Navarro, C. Frenk, S. White. The structure of cold dark matter halos. Astrophys. J. 462, 563 (1996).
https://doi.org/10.1086/177173
M. Arnaud, G.W. Pratt, R. Piffaretti et al. The universal galaxy cluster pressure profile from a representative sample of nearby systems (REXCESS) and the YSZ - M500 relation. Astron. Astrophys. 517, A92 (2010).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/200913416
A. Bonafede, L. Feretti, M. Murgia et al. The Coma cluster magnetic field from Faraday rotation measures. Astron. Astrophys. 513, A30 (2010).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/200913696
M. Murgia, F. Govoni, L. Feretti et al. Magnetic fields and Faraday rotation in clusters of galaxies. Astron. Astrophys. 424, 2 (2004).
https://doi.org/10.1051/0004-6361:20040191
G. Hurier, R. Adam, U. Keshet. First detection of a virial shock with SZ data: implication for the mass accretion rate of Abell 2319. Astron. Astrophys. 622, A136 (2019).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201732468
E. Churazov, I. Khabibullin, N. Lyskova et al. Tempestuous life beyond R500: X-ray view on the Coma cluster with SRG/eROSITA. I. X-ray morphology, recent merger, and radio halo connection. Astron. Astrophys. 651, A41 (2021).
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202040197
E. Dwek, F. Krennrich. The extragalactic background light and the gamma-ray opacity of the universe. Astropart. Phys. 43, 112 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2012.09.003
https://github.com/me-manu/ebltable/.
https://www.cta-observatory.org/science/cta-performance/.
X. Bai, B.Y. Bi, X.J. Bi et al. The Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) Science White Paper - 2021 Edition. arXiv: 1905.02773 [astro-ph.HE] (2019).
Ice Cube Collaboration et al. Search for steady point-like sources in the astrophysical muon neutrino flux with 8 years of IceCube data. Eur. Phys. J. C 79, 234 (2019).
G.R. Werner, D.A. Uzdensky, B. Cerutti et al. The extent of power-law energy spectra in collisionless relativistic magnetic reconnection in pair plasmas. Astrophys. J. Lett. 816, L8 (2016).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
