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在我们的银河系中心,能量为10TeV的伽玛射线辐射已经被高能伽玛射线探测器探测到。迄今已有Whipple,CANGAROO,HESS和MAGIC四个独立的天文观测组对此进行报道,其中HESS的观测精度将10TeV的伽玛射线辐射限定在银河系中心10pc左右的区域内。本文将研究产生银河系中心10pc范围内10TeV伽玛射线辐射的相对论性质子的注入能谱。
模型假设产生10TeV伽玛射线的辐射机制为强子模型,注入相对论性质子的能源机制为潜伏在银河系核中的超大质量黑洞SagittariusA*对恒星的潮汐瓦解与吸积过程。根据强子模型,当相对论性质子注入到周围星际介质并与之发生相互作用时产生π介子(兀0、π+和π-),其中π0介子进一步衰变导致产生10TeV的伽玛射线辐射。基于以上两个基本假定和所构建的物理图像,我们分别考虑三种不同扩散机制的强子模型和黑洞SagittariusA*对不同类型恒星(主序恒星(MS)和红巨星(RG))的潮汐瓦解与吸积过程,研究它们对相对论性质子的注入能谱的影响。
通过比较HESS关于银河系中心10pc范围内的TeV伽玛射线辐射的观测光谱与模型给出的TeV伽玛射线辐射的理论光谱,假定相对性质子的注入能谱为幂律谱,我们得到了相对论性质子的注入能谱的谱指数。我们的研究结果表明,最好的观测与模型拟合发生在扩散机制为质子的有效制约机制(ECP)主导和黑洞SagittariusA*潮汐瓦解与吸积一颗红巨星提供相对论性质子的注入的条件下。对应其拟合结果,我们得到了相对论性质子的注入能谱谱指数为-1.9。