外部喷流终点冲击波的天体粒子产量与输运

本文讨论了高能粒子在外部喷流终点冲击波（亦称热点）中的产量与输运问题。我们详细探讨了强FRII型射电星系热点中宇宙射线、中子星和高能光子的产量，涵盖所有已知的空间输运模式，包括辐射损失与伴随的费米加速过程。由于电子与宇宙射线均经历相同的加速机制，我们通过利用来自各种热点的同步辐射观测数据，对两类磁场主导的冲击结构（环形磁场与纵向磁场）中可达到的最大宇宙射线能量进行了解析估计。我们的一个主要结论是，最适合作为高能天体粒子产生的热点候选者是：尺度较大的（$L_{HS}\geq 1kpc$）、强磁化（$B> 0.1mG$）的终点冲击波，其同步辐射在至少光学波段处有明显的截止。我们在六个样本对象中仅发现一个（3C273A）能够产生直至 $10^{20}$ eV 的宇宙射线。其次，我们通过应用一种多尺度 MHD-动力学方案，对两种典型热点（Cygnus A 与 3C273 A）产生的天体粒子谱进行了计算，该方案将 MHD 模拟与动力学计算相结合，采用随机微分方程。我们显示，3C273 A 符合上述特征，能够通过同时计算电子与宇宙射线加速，在Kolmogorov 型湍流条件下产生直至 $10^{20}$ eV 的质子。我们还计算了通过 p-$\gamma$ 与 p-p 过程产生的高能中子星和伽马射线通量，并将其与最敏感的天体粒子实验进行了比较。