利用多波段观测约束年轻星团中的宇宙线加速

我们使用一维和三维双流体宇宙线(CR)流体动力学模拟来研究宇宙线在致密年轻星团附近的作用。我们模拟了一个自引力云(密度轮廓 $\rho \propto r^{-1}$),包含重要的热与非热过程,并探索了两种不同的宇宙线注入情形。我们表明,如果风驱动区内的内激波是宇宙线加速的主要场所,则由此产生的 $\gamma$ 射线光度($L_{\rm \gamma}$)可达机械光度($L_{\rm w}$)的约 $5\%$,且与注入宇宙线的风能比例($\sim 1-20\%$)无关。相反,若气泡的正向/反向激波为注入场所,则 $L_{\rm \gamma}$ 随宇宙线注入比例线性增加,与解析预期一致。我们发现,在正向/反向激波注入情形下,X 射线光度($L_{\rm x}$)为 $\gtrsim 10^{-3} L_{\rm w}$,约为中心风驱动注入情形的 $10$ 倍。我们预测了相应的同步加速射电光度范围。我们展示了多波段观测如何约束宇宙线参数。将预测的多波段光度与 30 Doradus(剑鱼座 30)的观测对比,我们确定反向激波是最可能的宇宙线注入场所,且热传导十分重要。在我们的模型中,我们未发现宇宙线有显著的动力学影响。