研究伽马射线耀变体耀斑对中微子通量的贡献
耀变体属于活跃的星系核家族，称为类星体。它们与类星体的区别在于，从这些活动星系核中喷出的耀斑指向地球。这些耀斑含有高能宇宙射线，这些宇宙射线以跨越许多光年的射流形式从这些星系的核心释放出来。这种宇宙射线可以与光子相互作用产生称为中微子的亚原子粒子。
耀变体发出的伽马射线耀斑被认为是天空中微子探测背后的主要事件。2017年，南极中微子探测器“IceCube”探测到一次高能中微子事件，其在夜空中的时间和位置与名为TXS 0506+056的耀变体的耀斑一致。一些科学家认为，可能存在一群耀斑，它们的耀斑伴随着高能中微子发射。然而，耀变体耀斑活动与中微子通量之间的关系尚未得到正确理解。
对此，芝浦工业大学电子信息系统系吉田健二教授领导的国际研究小组最近进行了全面的统计分析，以了解伽马射线耀斑对中微子发射的贡献。该团队包括来自雅典国立卡波季斯特里亚大学的 Maria Petropoulou、来自宾夕法尼亚州立大学的 Kohta Murase 和来自挪威科技大学的 Foteini Oikonomou。他们的论文于 2023 年 9 月 6 日发表在《天体物理学杂志》第 954 卷第 2 期上。
研究人员在这项研究中分析了 145 个耀变体，其中 144 个取自费米大面积望远镜监测源列表，其中包括 TXS 0506+056。他们首先计算了耀变体伽马射线通量的每周平均值，并绘制了它们的光变曲线。然后，该团队使用贝叶斯块算法(一种用于识别时间序列变化的统计方法)从这些曲线中得出火炬占空比(处于火炬状态的时间分数)和相应的能量分数。
“我们发现，在我们的样本中，具有较低耀斑占空比和能量分数的耀斑数量更多。它们的耀斑占空比和能量分数呈现类似幂律的分布，彼此之间密切相关。我们发现耀变体子类之间的耀斑占空比在 5% 显着水平上存在显着差异，”吉田教授强调了他们分析的主要结果。
研究人员评估了每个伽马射线耀斑的中微子能量通量，使用中微子和伽马射线光度的一般标度关系，幂律加权指数为1.0-2.0，归一化为静态伽马射线或X射线通量每个耀变体。他们还发现，伽马射线耀斑分布表明耀变中微子发射可能以权重指数>1.5的耀斑为主。此外，通过将每个耀变体一周和十年的中微子预测与时间积分的 IceCube 灵敏度进行比较，研究小组对耀斑对各向同性弥散中微子通量的贡献设定了上限。
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