基于经典与 hadronic 最小能量准则估算星系团磁场

我们希望通过最小化由 cosmic ray 电子(CRe)、质子(CRp)以及磁场所包含的非热能量密度来估计射电星系团的磁场强度。经典的最小能量估计可独立于射电同步发射 CRe 的来源而构建，从而得到非热能量密度的绝对最小值。只要观察到的同步发射是由 CRe population 来自于 CRp 与星际介质中热气体的 hadronic 相互作用所产生的，则可通过 hadronic 最小能量准则来缩紧经典情景的参数空间。对于两种方法，我们推导出推断最小能量密度的理论预期容差范围。对 Coma 星系团的射电环和 Perseus 星系团的射电 mini-halo 进行应用，结果显示在预期容差范围内，cosmic rays 与磁场之间实现了 equipartition(等能量分置)。在 hadronic 情景下，推断的中心磁场强度范围为 2.4 μG(Coma)至 8.8 μG(Perseus)，而 optimal CRp 能量密度受约束为热能量密度的 2%±1%(Perseus)。我们讨论了 Coma 射电环可能的 hadronic 来源，而当前观测倾向于支持 Perseus 射电 mini-halo 的此类情景。结合未来预期的射电同步、硬 X 射线逆伽马射线以及 hadronic 诱导的伽马射线探测，应该可以对体积平均的星系团磁场进行估计，并提供有关其动力学状态的信息。