课题基金 / 基金详情

利用LHAASO研究"超泡"内伽玛射线产生机制

批准号:
12105294
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李骢
学科分类:
中微子与粒子天体物理
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李骢

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
宇宙线起源问题是粒子天体物理前沿重大物理问题之一,利用超高能(>10^14eV)伽玛射线寻找天体源加速PeV(>10^15eV)强子宇宙线的证据是解决这一问题的最佳手段,而位于四川省稻城县的LHAASO实验是国际上最灵敏的超高能伽玛射线探测装置。“超泡”承载了银河系超新星爆发的大部分能量,是理想的候选宇宙线加速源。本项目将基于LHAASO实验对天鹅座“超泡”的超高能伽玛射线进行测量,首次精确测量其空间形态和能谱特征,并研究其与分子云的关联,为PeV强子宇宙线加速及其传播提供重要观测证据,有望认证首个PeV强子宇宙线源。
英文摘要
The identification of the main contributors to the locally observed fluxes of cosmic ray is one of the main objectives for particle astrophysics. Detection of ultra-high energy gamma rays (above 10^14eV) is the best approach to solve this long-standing problem. LHAASO experiment, located at daocheng, Sichuan province, is the most sensitive detector at ultra-high energy. Superbubbles with most of the power from supernova in our Galaxy released inside are ideal candidates for galactic cosmic ray accelerators. This project will measure the ultra-high energy gamma rays from Cygnus Superbubble and give the detailed spectral and morphological analysis of the emission and its correlation with the distribution of molecular clouds, which is expected to provide the evidence for particle acceleration and propagation in superbubble and identify the first PeV cosmic ray source.
超高能宇宙线起源是粒子天体物理领域最核心的科学问题之一,而超高能伽马射线探测是寻找宇宙线源以及了解宇宙线传播规律的有效途径。天鹅座(Cygnus)区域是北天区最活跃的恒星形成区,被认为是潜在的银河系超高能宇宙线源,但是一直缺乏直接证据。本课题利用LHAASO数据,成功在天鹅座区域解析出一个半径至少6度的超高能伽马辐射信号(命名为Cygnus Bubble)。本课题还对该延展辐射信号的空间形态和能谱特征进行了细致分析。发现伽马信号与气体物质在空间分布上有明显的成协特征,从而强烈支持其为强子宇宙线与物质碰撞产生。通过伽马射线反推出宇宙线密度的空间分布,从而成功定位了加速源在Cygnus Bubble中间位置。该伽马信号的能谱一直延伸到PeV未观测到截断现象,证明其对应的宇宙线能量至少在10PeV以上。通过对伽马辐射信号的形态和能谱进行拟合,发现宇宙线在源周围的扩散系数要比星际空间至少小两个量级,揭示了超高能宇宙线在源周围的慢扩散特征。该工作定位了银河系首个超高能宇宙线源位置,对宇宙线起源研究具有重要意义。同时,该课题还系统研究了LHAASO-KM2A阵列性能,提出了新的数据筛选条件以及优化了伽马/质子区分参数,将阵列灵敏度提高15%,同时阵列的背景排除能力、角分辨等关键参数都得到了显著改善。该工作是LHAASO伽马天文数据分析的基础,将极大促进更多科学成果产生。
超高能伽马天文与宇宙线物理
  • 批准号:
    12522510
  • 项目类别:
    青年科学基金项目(B类)
  • 资助金额:
    200.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    李骢
  • 依托单位:
国内基金
海外基金