原恒星吸积激波中的宇宙线加速探索及嵌入原恒星团电离率模型

我们构建了原恒星吸积激波加速宇宙线的模型，并计算了恒星形成分子云内由此产生的宇宙线电离率。我们将原恒星团模型与解析吸积激波模型耦合，以计算原恒星表面的宇宙线加速。我们给出了典型低质量原恒星从 keV 到 GeV 能段的宇宙线能谱。我们发现激波表面能谱在跨越 6 个数量级的能量范围内遵循幂律趋势。衰减后，高能端能谱变陡，而低能端相对平坦。我们计算了原恒星表面及核球边缘处相对论性质子的宇宙线压强与宇宙线电离率。我们给出了单个原恒星的宇宙线电离率随其瞬时质量与终质量的变化关系。原恒星宇宙线电离率在吸积激波表面为 $\zeta \approx 0.01 - 1$ s$^{-1}$。然而在核球边缘，宇宙线电离率大幅下降至 $\zeta \approx 10^{-20}$ 至 $10^{-17}$ s$^{-1}$ 之间。宇宙线电离率存在巨大的空间梯度，使得内部区域可能经历高于常设基准率 $\zeta = 3\times10^{-17}$ s$^{-1}$ 的宇宙线电离率。最后，我们计算了跨越 5 个数量级团尺度的原恒星团宇宙线电离率。我们发现包含约 200 颗以上原恒星的团在其母云内产生的宇宙线电离率高于基准银河系值。