约束星系团并合激波中电子与质子的加速效率

星系团中的射电遗迹与加速相对论性电子的强激波相关。人们普遍认为加速通过扩散激波加速进行。在热泄漏框架下，相对论性电子能量与相对论性质子能量之比应小于 $K_{\rm e/p} \sim 10^{-2}$。相对论性质子在强子相互作用中与热气体相互作用产生 $\gamma$ 射线。结合射电遗迹的观测与 $\gamma$ 射线天文台的上限可以约束比值 $K_{\rm e/p}$。本工作中，我们选取了10个包含双射电遗迹的星系团，并从FERMI的 $\gamma$ 射线观测堆叠中导出新的上限。我们使用半解析模型对激波传播建模，其中假设激波为简单几何形状且宇宙线质子被困在星系团介质中。我们的分析表明，扩散激波加速难以同时匹配观测到的射电发射和FERMI施加的约束，除非遗迹中的磁场大得不现实（$\gg 10 ~\rm \mu G$）。在所有研究的情况中（也包括我们基本模型的合理变化和再加速效应），样本的平均发射量级为FERMI堆叠上限或更大。这些发现给射电遗迹供能的常用模型带来张力，并暗示电子和质子的相对加速效率与扩散激波加速的预测不一致，要求 $K_{\rm e/p} \geq 10-10^{-2}$。