星系团内介质中通过离子回旋波对电子的再加速
高能天体物理现象
2023-05-24 v2
摘要
在星系团中，星系团内介质(intracluster medium, ICM)预期承载一群弥散、长寿命且不可见的“化石”宇宙线电子(cosmic-ray electrons, CRe)，其能量为 1-100 MeV。这些 CRe 若能量被再加速 100 倍，可贡献于星系团射电晕、遗迹和凤凰源的同步辐射光度。当 ICM 被压缩、膨胀或剪切时会产生离子—拉莫尔尺度波，CRe 借助其上的散射或可促进再加速。我们利用一维全动力学粒子网格模拟，研究了由连续驱动压缩所产生的离子回旋(ion cyclotron, IC)波引起的 CRe 散射与能量增益。我们发现，IC 波对 CRe 的俯仰角散射通过磁泵浦诱导能量增益。在 IC 共振动量的优化范围内，假设绝热解压且无进一步散射并对方位俯仰角取平均，CRe 在一个压缩/膨胀周期内可获得高达约 10-30% 的初始能量，同时磁场放大约 3-6 倍。
引用
@article{arxiv.2209.12902,
title = {Electron Re-acceleration via Ion Cyclotron Waves in the Intracluster Medium},
author = {Aaron Tran and Lorenzo Sironi and Francisco Ley and Ellen G. Zweibel and Mario A. Riquelme},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.12902},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 18 figures; accepted in ApJ with new appendices and edits