High Altitude Water Cherenkov / El Observatorio de Rayos Gamma HAWC

Emisión Difusa del Plano Galáctico

EGRET y Milagro mostraron que el plano Galáctico es la parte más brillante en GeV y TeV del cielo, respectivamente. Si bien algo de esta emisión probablemente es debido a fuentes puntuales no resueltas, una gran parte se debe a interacciones de rayos cósmicos con la materia en la Galaxia. Las observaciones de rayos gamma son la prueba más directa del flujo y espectro de los rayos cósmicos fuera de nuestra vecindad solar. Los rayos cósmicos hadrónicos interactúan con la materia produciendo piones neutros que decaen dando como resultado rayos gamma, mientras que los electrones crean rayos gamma de alta energía a través de la dispersión Compton inversa con fotones infrarrojos y el fondo cósmico de microondas. Además, los procesos no directamente relacionados con la producción de rayos cósmicos también pueden contribuir a la emisión difusa. Por ejemplo, la auto-aniquilación de la materia oscura super-simétrica podría desempeñar un papel importante como un componente adicional de emisión con una característica espectral distinta para que HAWC la encuentre.

HAWC mapeará la emisión difusa de la Galaxia a múltiples energías, para poder distinguir la energía y las diferencias espaciales entre los mecanismos de emisión de leptones y hadrones. El sitio de HAWC está cerca del Ecuador y puede observar el interior del Galaxia hasta el centro Galáctico. De esta manera, HAWC será capaz de estudiar regiones cercanas como Cygnus a una distancia de 1-2 Kpc, así como el más distante interior de la Galaxia a ∼10 Kpc. La región Cygnus podría estar dominada por unos cuantos aceleradores de rayos cósmicos, mientras que los rayos cósmicos del interior de la Galaxia son de una gran colección de fuentes y se reflejarán en el espectro de rayos cósmicos después de propagarse lejos de sus orígenes. Estas regiones son cientos de grados cuadrados y requieren el gran campo de visión de HAWC.

EL flujo difuso de rayos gamma de GeV y TeV registrado con EGRET y Milagro, respectivamente, están por encima de las predicciones basadas en la suposición de que los rayos cósmicos locales son representativos de aquellos en otros lugares de la Galaxia. Con el fin de reproducir los datos de EGRET, la densidad de rayos cósmicos en el resto de la Galaxia debe ser dos veces mayor que la medida localmente. Incrementando la densidad de los rayos cósmicos lo suficiente para reproducir los datos de Milagro violaría los límites medidos en el flujo de anti-protones. Sin embargo, fuentes de TeV no resueltas pueden estar contribuyendo a la medición del flujo del plano Galáctico de Milagro. Por ejemplo en la región de Cygnus, Milagro detectó un exceso, MGRO J2031 +41, coincidente con la mayor densidad de materia. Esta fuente del Milagro es también coincidente con TeV J2032 +41, pero la fuente del Milagro es más brillante por un factor de 3 y más extendida que la fuente de HEGRA. Observaciones profundas de HAWC y VERITAS tanto de la morfología espacial como espectral determinará si existen otras fuentes en esta región y si la fuente más localizada de TeV podría ser el acelerador de protones que ilumina toda la región. La combinación de la sensibilidad de HAWC con la más profunda y mayor resolución angular del seguimiento de las observaciones de IACT proporcionan la manera más eficiente de mapear todo el plano Galáctico sobre todas las escalas angulares.