Models of multi-messenger source of cosmic rays, gamma-rays and neutrinos

Models multimessager de source de rayon cosmiques de rayons gamma et de neutrinos On pense que les rayons cosmiques jusqu'à l'énergie du « genou » autour de 4 PeV, ou le spectre change d'index, sont produits dans la galaxie de la Voie lactée à partir d'explosions de super nova. Récemment, il a été admis que le champ magnétique galactique régulier à grande échelle joue un rôle crucial dans la diffusion anisotrope des rayons cosmiques et les aide à s'échapper de la galaxy. Une telle diffusion anisotrope conduit à un nombre beaucoup plus petit de sources contribuant à n'importe ou dans la Galaxie. Seule une petite fraction de supernova peut accélérer les particles jusqu'aux énergies PeV. Avec la diffusion anisotrope, cela conduit à une contribution significative ou même dominée des sources individuelles au spectre local des rayons cosmiques autour du « genou ». Dans ce travail, nous modélisons la contribution du rémanent de la supernova Vela, étant la plus proche de notre système solaire, et nous calculons le flux local de rayons cosmique reçus en tenant compte à la fois de l'influence de la Superbulle Locale et de l'effet d'une diffusion anisotrope. Nous avons constaté que le champ magnétique dans la paroi de la bulle empêche les particules à faible énergie de pénétrer dans la bulle, entraînant une suppression dépendante de l'énergie des rayons cosmique de Vela à l'intérieur de la bulle. Nous avons réussit à reconstituer le « genou » observé dans le spectre des rayons cosmiques d'énergie 3-5 PeV. Grâce à la contribution de Vela et d'une source locale plus ancienne de 2-3 Myr, nous avons pu expliquer le spectre des rayons cosmiques de TeV à 100 PeV. Ensuite, nous avons étudié la production de particle secondaires tel que les neutrinos et les rayons gamma issus de l'interaction des rayons cosmiques avec des énergies allant jusqu'au PeV dans la paroi de la Bulle Locale. Nous montrons qu'un tel scénario peut générer une fraction substantielle du flux astrophysique de neutrinos de haute énergie observé en dessous de ~ quelques × 100 TeV. Enfin, nous étendons notre étude à toutes les autres jeunes supernovae à moins de 1 kpc de nous. Nous avons calculé la densité de rayons cosmiques autour de chaque source, en supposant une diffusion anisotrope. Nous avons utilisé des modèles récents de distribution de poussière dans le milieu interstellaire local extraits d'études d'extinction des données de Gaia. En combinant les densités de rayons cosmique obtenues avec la distribution de matière déduite des cartes d'extinction, nous trouvons deux hotspot importants : l'un des d'eux est proche du point le plus significatif de la recherche de sources ponctuelles de IceCube.