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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

High-energy neutrino production in clusters of galaxies

Texto completo
Autor(es):
Hussain, Saqib [1] ; Batista, Rafael Alves [2] ; de Gouveia Dal Pino, Elisabete M. [1] ; Dolag, Klaus [3, 4]
Número total de Autores: 4
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Inst Astron Geophys & Atmospher Sci IAG, BR-05508090 Sao Paulo - Brazil
[2] Radboud Univ Nijmegen, Dept Astrophys IMAPP, NL-6500 GL Nijmegen - Netherlands
[3] Max Planck Inst Astrophys, Karl Schwarzschild Str 1, D-85741 Garching - Germany
[4] Univ Observ Munich, Scheinerstr 1, D-81679 Munich - Germany
Número total de Afiliações: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society; v. 507, n. 2, p. 1762-1774, OCT 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

Clusters of galaxies can potentially produce cosmic rays (CRs) up to very high energies via large-scale shocks and turbulent acceleration. Due to their unique magnetic-field configuration, CRs with energy <= 10(17) eV can be trapped within these structures over cosmological time-scales, and generate secondary particles, including neutrinos and gamma rays, through interactions with the background gas and photons. In this work, we compute the contribution from clusters of galaxies to the diffuse neutrino background. We employ 3D cosmological magnetohydrodynamical simulations of structure formation to model the turbulent intergalactic medium. We use the distribution of clusters within this cosmological volume to extract the properties of this population, including mass, magnetic field, temperature, and density. We propagate CRs in this environment using multidimensional Monte Carlo simulations across different redshifts (from z similar to 5 to z = 0), considering all relevant photohadronic, photonuclear, and hadronuclear interaction processes. We find that, for CRs injected with a spectral index alpha = 1.5-2.7 and cutoff energy E-max = 10(16)-5 x 10(17) eV, clusters contribute to a sizeable fraction to the diffuse flux observed by the IceCube Neutrino Observatory, but most of the contribution comes from clusters with M greater than or similar to 10(14) M-circle dot and redshift z less than or similar to 0.3. If we include the cosmological evolution of the CR sources, this flux can be even higher. (AU)

Processo FAPESP: 17/12828-4 - Difusão, aceleração e propagação de raios cósmicos em ambientes astrofísicos turbulentos
Beneficiário:Rafael Alves Batista
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 13/10559-5 - Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, simulações numéricas, observações e desenvolvimento de instrumentação para o Cherenkov Telescope Array (CTA)
Beneficiário:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projetos Especiais
Processo FAPESP: 09/54006-4 - Um cluster de computadores para o Departamento de Astronomia do IAG-USP e para o Núcleo de Astrofísica da UNICSUL
Beneficiário:Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários