超高能宇宙射线的分层冲击模型

我们提出，一种分层冲击模型——包括超新星残余冲击、银河风终止冲击以及围绕星际 filaments 和星系团的吸积冲击——可自然解释从约 1 GeV 至约 200 EeV 的宇宙射线光谱。虽然该框架适用于整个宇宙射线光谱，但本文重点关注其对超高能宇宙射线（UHECRs）的影响。我们进行了一种引力宇宙模拟，以探讨围绕星系团和 filaments 的冲击处处理的能量。来自附近冲击的下游通量解释了铋足的、较低能量的类星体成分，而来自附近星系团的上游逃逸通量解释了在最高能量处转换到硬光谱成分。这一解释与 UHECR 观测结果一致。我们建议，早期宇宙银河外 flows、宇宙射线流动不稳定性以及小尺度湍流发电机的组合足以实现所需的刚性。我们的模拟表明，吸积冲击的可用体积平均功率密度比所需的 UHECR luminosity density 高出三个数量级。我们指出，这些冲击处的微高斯磁场可能既能解释 UHECR 的来源，又可能对 10 GHz 以下的 diffuse 射电同步背景作出贡献。冲击加速的电子产生硬的射电背景，同时未过度产生 diffuse 反棒林辐射。这些结果激励了进一步的观测测试，以帮助区分吸积冲击与其他 UHECR 来源。