致密环境中的核坍缩超新星——粒子加速与非热辐射
高能天体物理现象
2022-08-24 v1
摘要
超新星遗迹因在射电、X 射线与伽马射线中探测到非热辐射而已知可加速宇宙线。然而，其将宇宙线加速至 PeV 能量的能力尚待证实。若干年轻 SNR 的伽马射线谱中存在截断，这引出了 PeV 能量可能仅在遗迹演化最初几年达到的想法。我们使用随时间变化的加速代码 RATPaC 研究超新星在致密环境中（大质量恒星周围）膨胀时的宇宙线加速。我们进行了球对称一维模拟，在测试粒子极限下同时求解宇宙线、磁湍流与热等离子体流体动力学流的输运方程。我们针对自由膨胀风研究了 RSG 与 LBV 恒星周围典型的 CSM 参数，并考虑了爆炸后最初几天的强伽马-伽马吸收。即使取所考虑的最大磁场与质量损失率，可达到的最大粒子能量也限制在 600TeV 以下。对于爆炸前经历中等质量损失的 LBV 与 RSG，最大能量预计分别不超过 200TeV 与 70TeV。我们发现伽马射线峰值光度与当前上限一致，并评估当前一代仪器能够探测到距达 60kpc 的 II-P 型爆炸与距达 1.0Mpc 的 IIn 型爆炸的伽马射线。我们还发现模型预测的热 X 射线与射电同步辐射发射与一系列观测结果吻合良好。
引用
@article{arxiv.2208.04185,
title = {Core-collapse supernovae in dense environments -- particle acceleration and non-thermal emission},
author = {Robert Brose and Iurii Sushch and Jonathan Mackey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.04185},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 8 figures, accepted to MNRAS