宇宙线光谱的扩展超过了1千兆电子伏(PeV;10-15千兆电子伏)表明了所谓的皮瓦特罗宇宙线工厂的存在,这些工厂将粒子加速到PeV能量。我们需要定位和识别这些物体,以找到银河宇宙线的起源。电子和质子质子质子的主要特征是超高能(超过100 TeV)γ辐射。根据对延伸至0.04 PeV(参考文献2)的硬光谱辐射的探测,已经在银河系中心发现了质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子质子。虽然有报道称,在银河系平面3、4、5、6中的一些物体发出了能量略高于0.1PEV的γ射线,但无偏识别和深入探索粒子加速器需要探测能量远高于0.1PEV的γ射线。在这里,我们报告了从12个超高能γ射线源中检测到的超过530个光子,其能量超过100太安电子伏,高达1.4 PeV,其统计显著性大于7个标准偏差。尽管附近有几个潜在的对应物,包括脉冲星风星云、超新星遗迹和恒星形成区,但负责超高能γ射线的粒子尚未被确定和确定(蟹状星云除外),从而为这些极端加速器的起源留下了空白。
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支持本文结论的数据可通过拉萨索网站(http://english.ihep.cas.cn/lhaaso/index.html)在“公共数据”部分。所有数据都是ASCII码,用于生成数字的代码可以公开访问,并在公共数据部分列出。
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这项工作在中国得到了国家重点研发中心的支持;D中国的项目,由国家自然科学基金委员会和泰国科学研究与创新基金委员会分别授予2018YFA040201、2018YFA040202、2018YFA040203和2018YFA040204(授予号:12022502、11905227、U1931112、11635011、1176141001和U2031105),以及泰国的RTA6280002。我们感谢常年在海拔4400米的拉索现场工作的所有工作人员,他们维护了探测器,并保持了实验的电力供应和其他部件的顺利运行。我们感谢天府新区成都管委会对拉萨索数据研究的持续资助。
作者
这项工作是拉萨索合作组织所有成员和机构在拉萨索合作组织发言人曹震领导下做出贡献和努力的结果。列出的32个研究所中的大多数都参与了拉索探测器的建设。特别是,H.H.H.领导KM2A的设计和建造,其闪烁体探测器阵列由X.D.S.领导的团队建造,μ子探测器阵列由G.X.领导的团队建造。KM2A由J.L.和X.左领导的团队运营。拉萨索探测器的校准由H.H.H.牵头,IHEP的团队参与,由H.K.L.和X.左牵头;来自山东大学,由C.F.F.领导。;来自中国科技大学,由C. Li领导;来自西南交通大学,由H.Y.J.领导。CR事件重建由S.Z.C.领导,IHEP、山东大学和西南交通大学的团队参与。IHEP和山东大学小组的数据分析由S.Z.C领导。;来自中山大学的P.H.T.T。;来自R.Z.Y.的中国科技大学,由张衣领导的紫色MT天文台的团队对分析进行了独立的交叉检查。由R.Z.Y.和R.Y.L.牵头解释结果,南京大学的小组由Y.C.和X.Y.W.牵头参与。;来自云南大学,由L.Zhang领导;来自紫金山天文台,由曹振英领导,F.A.A.和B.D.P.监督数据分析和解释,并领导论文撰写。S.M.L.和D.D.V.作为《拉索》编委会的联合主席做出贡献。许多小组参与了分析程序,包括由D.R.领导的马希隆大学的小组。;来自上海交通大学,由周先生领导;来自上海天文台,由Z.X.W领导。;来自北京大学,由卓立领导;来自广西大学,由E.W.L.领导。;由W.W.T.领导的国家天文台。;来自武汉大学,由谭宝华领导;来自云南科学院天文台,由中国科学院大学、天府宇宙射线研究中心等所有由甄曺领导的天文台领导;由Q.A.领导的粒子检测与电子学国家重点实验室。;来自清华大学,由Y.N.L.领导。;由Z.B.S.领导的国家空间科学中心。;来自广州大学,由J.H.F.领导。;河北师范大学南华早报。;来自郑州大学,由H.D.L.领导。;来自四川大学,由C.W.Y领导。;来自西藏大学,由T.L.C.领导。;来自核研究所和莫斯科物理与技术研究所,由俞敏洪领导。V.S.——为探测器的建造和提交前的最终版本审查做出了贡献。
红色小点表示5195闪烁体计数器,在1km2的中心区域间隔15m,在KM2A的0.3km2的边缘区域间隔30m。蓝色大圆点表示分布在中心区域的1188个μ子探测器,间距为30米。中心的三个浅蓝色矩形表示WCDA,总共78000平方米。WCDA附近的黑色小矩形显示了WFCTA的18个望远镜。
a、 在模拟容器中的事件时,抛出能量的分布为真,由10 TeV以上的重构能量E rec定义。纵轴上的分数定义为(dn/de true)/ni,其中ni是第i个料仓中的事件总数,由重建的能量E rec定义。根据100 TeV以上14%的能量分辨率,选择了Δ(log E rec)=0.2的料仓宽度(参考文献8)。与E成正比的幂律谱−此处假设为3.09。b、 料仓纯度,定义为料仓中E为真的事件的分数,作为10 TeV至2.5 PeV范围内E rec的函数。
输入(灰色实线)事件是使用根据蟹状星云8的测量SED确定的幂律SED生成的。对于每种情况,输入SED在键中列出的E cut值处都有一个人工截止(虚线)。这些分布表明,E切口上方料仓中的事件具有明显的溢出效应。能量越高,这种效应越弱。没有迹象表明,输入能量低于0.3 PeV时,1 PeV以上的垃圾箱会受到污染。
插图显示了KM2A重要性图,表明UHEγ射线源的潜在对应物。颜色栏显示重要性(\(\sqrt{{\rm{TS}}\)。绿色圆圈表示拉索的PSF。本文分析的拉萨索J1908+0621的费米LAT点,以及ARGO 48、HESS 49和HAWC 4数据,与拉萨索测量结果一起显示。虚线显示了辐射的轻子模型,根据脉冲星的自旋下降行为假设电子/正电子对的注入,断裂指数为2,初始旋转周期为0.04 s。假设脉冲星PSR J1907+0602在2.4 kpc距离处的当前自旋下降功率的6%的一小部分转换为e±对,以支持γ射线发射。电子的注入光谱假定为\(N(E)\propto{E}{E}{E}^{-1.75}\exp \{{{E}{E}/(800{rm{TeV}}}}}}}}}{2})。固体曲线对应于辐射的强子模型。假设母体质子布居有两种类型的能量分布:(i)母体质子的单一幂律谱,N(E)≈E−1.85exp[− E/(380TeV)](细实曲线);(ii)母质子指数截止的破幂律谱,指数分别低于和高于25 TeV的1.2和2.7,截止能量为1.3 PeV(厚固体曲线)。在插入的天空地图中,黑色菱形显示了PSR J1907+0602的位置,黑色轮廓对应于超新星遗迹SNR G40的位置。5-0.5,白色圆圈表示HESS J1908+063的位置和尺寸。青色区域是方法中描述的密集团块。整个γ射线发射区的平均密度估计约为10厘米−3.理论曲线中考虑了光子-光子对产生的γ射线吸收(见方法)。
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