与分子云相互作用的超新星遗迹中强子伽马射线由Bell不稳定性介导的能谱调制
高能天体物理现象
2019-02-20 v1
摘要
超新星遗迹（SNRs）被认为是银河系宇宙线加速的场所。然而，宇宙线加速的细节仍不甚明了。伽马射线观测是研究SNR中宇宙线加速的一种有前景的方法，因为强子伽马射线可以示踪能量高于约GeV的宇宙线。传统理论预言，强子伽马射线从π介子产生阈值能量到扩散激波加速的最大能量之间呈现平坦的vFv谱。本文通过采用求解分子云磁流体力学与宇宙线扩散传播耦合系统的数值模拟，证明了强子伽马射线能谱可以比传统谱更硬，且调制后的能谱与观测一致。其修正机制解释如下：在超新星爆轰波激波处加速的宇宙线传播进入分子云团块。云中的宇宙线流诱导所谓的Bell不稳定性，进而在云中产生阿尔文波。所诱导的磁场涨落通过减小能量低于约1 TeV的宇宙线扩散系数，阻止宇宙线进一步侵入。该机制支持了Inoue等人（2012）和Celli等人（2018）近期关于分子云周围磁场放大引起类似能谱修正的论断。
引用
@article{arxiv.1902.04718,
title = {Bell-Instability-Mediated Spectral Modulation of Hadronic Gamma Rays from a Supernova Remnant Interacting with a Molecular Cloud},
author = {Tsuyoshi Inoue},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.04718},
year = {2019}
}
备注
8 pages, 6 figures, accepted for publication in ApJ