超新星遗迹宇宙线在银河系中的扩散传播 II：各向异性

我们研究了超新星遗迹在空间和时间分布上的随机性对地球观测到的宇宙线各向异性的影响。计算针对银河系传播中扩散系数 D(E) 的不同选择进行。考虑了原子核的传播和散裂效应。在高能区，我们假设 $D(E)\sim(E/Z)^{\delta}$，参考情形取 $\delta=1/3$ 和 $\delta=0.6$。银河系中超新星遗迹的大尺度分布，分别按照脉冲星的分布进行建模，并考虑是否计入银河系的旋臂结构。我们的计算使我们能够确定来自银河系中超新星遗迹大尺度分布和最近遗迹随机分布这两方面对各向异性的贡献。结果表明，各向异性振幅按 D(E) 标度的朴素预期是一种过度简化，对于任何实际的源分布，这种预期都不能反映所预测的各向异性。各向异性图样的涨落由邻近源主导，因此预测或解释观测到的各向异性振幅和相位几乎不可能。然而我们发现，在 $10^{5}$ GeV 以下各向异性振幅极弱的能量依赖性及其在更高能量处的上升，在扩散系数为 $D(E)\sim E^{1/3}$ 时能得到最好的解释。更快的扩散，例如 $\delta=0.6$，通常会导致过大的各向异性振幅。旋臂结构在各向异性图样的能量依赖性中引入了有趣的趋势，定性地反映了数据中所见的趋势。对于较大的银晕尺寸，我们发现各向异性变为由源分布的大尺度规则结构主导，确实导致 $\delta_A$ 随能量单调增加。