宇宙线加速器最大刚性分布的奇特情形
高能天体物理现象
2023-05-29 v2
摘要
在许多模型中，超高能宇宙线（UHECRs）的源被假定将粒子加速到相同的最大能量。鉴于候选天体物理加速器在光度、洛伦兹因子和磁场强度等相关性质上表现出巨大差异，我们研究了具有非相同最大宇宙线能量的源群体与地球上观测到的UHECRs能谱和成分之间的相容性。为此，我们计算了来自具有最大能量幂律或截断幂律分布的源群体所产生的UHECR能谱，这适用于广泛的天体物理情景。我们发现，若考虑幂律分布，为描述数据，源间最大能量的允许方差必须很小。即使在最极端的情景下——单个源能谱具有非常尖锐的截断且加速器具有负红移演化——90%的源的最大能量也必须在三倍因子内相同，这与天体物理源预期的方差相反。源群体中最大能量的显著方差仅在最大能量遵循截断幂律分布且在截断以上具有非常陡峭能谱时才可能。然而，在此情景下，要求单个源能谱异常硬，即能量输出随能量增加而增大。
引用
@article{arxiv.2207.10691,
title = {Curious case of the maximum rigidity distribution of cosmic-ray accelerators},
author = {Domenik Ehlert and Foteini Oikonomou and Michael Unger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.10691},
year = {2023}
}
备注
Version accepted for publication in Phys. Rev. D