椭圆星系中宇宙线扩散与对流输运的解析视角

背景：推导了广义扩散和对流输运方程的解析解，以解释椭圆星系内宇宙线质子的输运。目的：椭圆星系内的宇宙线输运是理解地球上观测到的高能粒子起源的一个有趣要素。作为这些高能粒子的可能来源，椭圆星系由于星系核活动或星系并合事件而显示出致密的星际介质。因此，为了恰当描述宇宙线输运，必须考虑致密星际环境中的扩散和对流过程。在此我们表明，针对给定的几何结构和位置空间及动量空间的边界条件，输运方程可以解析求解。结果：利用广义宇宙线源展示了空间解。此外，还阐述了喷流状源的特殊情况。我们给出了关于依赖于星系空间形状的宇宙线质子逃逸项的动量空间解。对于δ函数形式的注入函数，获得了动量空间的解析解。我们发现，通过适当选择费米 I 类和费米 II 类过程的强度，可以获得地球上测量到的谱指数。基于这些结果，我们计算了由质子 - 质子相互作用导致的π介子衰变产生的伽马射线通量，以建立与观测的联系。此外，我们确定了宇宙线的逃逸谱。结果表明，这两个谱都比椭圆星系中宇宙线的内禀幂律谱更硬。