能量范围 $10^{16}-10^{18.5}$ eV 的宇宙线质子：超新星激波中的随机回旋共振加速？

与伽马射线暴（GRBs）相关的超新星（HNe）可能具有相当陡峭的能量 - 速度分布，即 $E(\geq \beta)\propto \beta^{-q}$，其中 $q<2$ 且 $\beta\geq \beta_o$，这里 $\beta$ 是物质的速度，$\beta_o \sim 0.1$ 是超新星爆炸中最慢抛射物的速度，两者均以光速 $(c)$ 为单位。位于第二膝点之上但低于踝点之上的宇宙线质子可能在 $\beta \sim \beta_o - 4\beta_o$ 的速度范围内由超新星激波加速。当 $\beta \leq 4\beta_o$ 时，激波前沿到中心引擎的半径非常大，且使超新星外流减速的介质极有可能是均匀的。基于这一论点，我们表明，对于由 SN 2003lw 的光学建模推断出的 $q\sim 1.7$，随机回旋共振加速模型可以解释高能质子谱在第二膝点附近的谱形变化。然而，自磁化激波加速模型产生的谱形过于陡峭，与观测不符，除非超新星周围的介质是自由风，延伸至（不切实际的大）半径 $\sim 1-10 {\rm kpc}$，或者粒子加速主要发生在终止自由风的狭窄“致密”壳层中，该壳层位于半径 $\sim 10^{19}$ cm 处。