天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2025年5月5日
]
标题: 一个连续的银河轴子线源:23钠的显著案例
标题: A Continuous Galactic Line Source of Axions: The Remarkable Case of 23Na
摘要: 我们认为,$^{23}$Na 是星系轴子的潜在重要来源。 在$\gtrsim 7 \times 10^8$K 的温度下——这是超新星和 ONeMg 白矮星的大质量前身星中碳燃烧的特征——$^{23}$Na 的 440 keV 第一激发态具有热填充性,其反复衰变将恒星能量泵入逃逸的轴子中。 奇数 A 核丰度在高温恒星环境中通常非常低(或由于燃耗而完全不存在)。 $^{23}$Na 是个例外:该同位素的 $\approx 0.1 M_\odot$ 在碳燃烧过程中合成,然后保持在 $\approx 10^9$K 下,时间最长可达 $6 \times 10^4$y。 使用MESA模拟,银河系模型,并通过对先祖质量、位置和演化阶段的采样,我们发现在地球上的连续通量为$\langle \phi_a \rangle \approx 22$/cm$^2$秒对于$g^\mathrm{eff}_{aNN} = 10^{-9}$。 这些轴子中的一部分在穿过银河系磁场时转化为光子,产生一个440 keV的特征线$\gamma$射线,可以被全天空探测器(如康普顿光谱仪和成像仪(COSI))探测到。 假设存在一个1$\mu$G 银河磁场和足够轻的轴子质量,我们发现COSI将在探测$| g_{aNN}^\mathrm{eff} g_{a \gamma \gamma} | \gtrsim1.8 \times 10^{-22}$GeV$^{-1}$方面,在进行两年的调查后达到$3\sigma$。
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