基于DAMPE的河内伽马射线源物理过程研究

Pulsars, pulsar wind nebulae (PWNe), and supernova remnants (SNRs) are the major gamma-ray sources in our Galaxy, which play important roles to help us to understand the high energy physical processes such as particle acceleration and radiation mechanism, dynamical evolution, and particle propagation. In this project, based on the observation of the Dark Matter Particle Explorer (DAMPE), and combined with the results obtained from Fermi LAT, HESS and other satellites, we will study the high energy physical process of pulsars, PWNe and SNRs, and mainly focus on (1) observations of pulsars and SNRs; (2) high energy physics in pulsars, PWNe, and SNRs; and (3) the contributions of Galactic compact objects to the cosmic positrons/electrons.

银河伽马射线源主要包括脉冲星及其风云、超新星遗迹等，是研究极端物理情况下高能粒子加速、传播和辐射、动力学演化等一系列高能物理过程的重要天体。基于暗物质粒子探测卫星（DAMPE）的观测，结合Fermi LAT及其它探测器的观测结果，本项目拟开展脉冲星及其风云（PWNe）、超新星遗迹（SNRs）相关物理过程的研究，主要包括（1）脉冲星及SNRs的观测，给出脉冲星和SNRs在能量大于1 GeV能区详细的辐射特性；（2）脉冲星、PWNe和SNRs中所发生的高能物理过程；（3）银河致密天体对宇宙线正电子/电子的贡献。

脉冲星及其风云、超新星遗迹等银河伽马射线源是研究极端物理情况下高能粒子加速、传播和辐射、动力学演化等一系列高能物理过程的重要天体。本项目围绕暗物质粒子探测卫星(DAMPE)的科学目标，开展了脉冲星及其风云、超新星遗迹高能物理过程的研究，在国内外核心期刊上发表SCI论文29篇。主要结果如下：(1) 脉冲星高能物理过程，包括外间隙模型和条纹风模型下毫秒脉冲星高能辐射特性、阻抗磁层模型中年青脉冲星的高能辐射特性；(2) 脉冲星风云高能物理特性。建立了空间相关的理论模型，解释了包括Vela X、3C 58、G21.5-0.9等脉冲星风云的非热辐射特性，研究了伽马射线暴与脉冲星风云物理特性，研究了脉冲星风云对流和扩散效应对多波段非热辐射的影响，解释了LHAASO观测到的Crab脉冲星风云的极高能辐射；(3) 年青Ia超新星遗迹辐射形态及动力学特性的数值模拟。我们研究了湍动介质中年轻Ia型超新星遗迹的射电偏振辐射、动力学性质和演化特性；(4) 超新星遗迹高能辐射的证认。利用Fermi LAT的最新观测数据，找到4个具有GeV辐射的超新星遗迹并探讨了其高能辐射起源，分别为Kepler's SNR、G317.3-0.2、COMP G327.1+1.1和G272.2–3.2；(5) 宇宙线理论和实验研究。研究了超新星遗迹对宇宙线质子和氦核能谱贡献、基于暗物质模型解释了DAMPE宇宙线正电子超、完成了LHAASO项目广角切伦科夫/荧光望远镜阵列硅光电倍增管成像探头的研制和18台望远镜的生产，保障了国家大科学装置项目的建设。