Gamma 射线暴中的超高能宇宙射线加速

Gamma 射线暴是产生超高能宇宙射线的“底向上”情景中的优秀候选者。在最被讨论的 GRB 模型——即“火球”模型中，形成高度相对论性冲击波，似乎能够将宇宙射线加速至 EeV 范围。然而，仅进行一次费米循环即可为来自外部介质的粒子获得大量能量。因此，提出了一种补充加速机制，位于外部冲击下游的 GRB 相对论性等离子体中，其中可能发生相对论前沿的穿越。正向和反向前沿对于内部费米加速至关重要，其产生机制被阐述。我们发现，类似 Brillouin 反向散射的相关物理过程会在等离子体壳中重新分配能量。这种能量重新分配通过产生声波加热等离子体壳，并通过产生正向和反向相对论阿尔芬前沿来实现费米过程中的宇宙射线加速。我们表明，这一过程组合能够解释超高能宇宙射线的产生。首先是在“原始”Gamma 射线暴期间，质子被束缚在相对论性对偶风中；其次是在火球与星际介质相互作用的前减速和减速阶段。然而，由于辐射损耗，仅第二阶段能够产生超高能宇宙射线。