作为 $10^{15}$ eV 以上宇宙线源的 Fermi 气泡

Fermi 气泡是向北和向南延伸于银河系中心两侧的巨型 $\gamma$ 射线结构，其特征尺度约为 10 kpc，由 Fermi 大面积望远镜近期发现。Fermi 气泡覆盖区域内射电与 $\gamma$ 射线辐射之间的良好相关性表明该区域存在高能电子。由于这一能量的相对论性电子很难从银河系源一路传播至 Fermi 气泡，可以假设它们是在原地加速的。相应的加速机制也应影响银河系中相对论性质子的分布。由于质子的寿命长得多，该效应甚至可能在近地球处被观测到。在我们的模型中，我们提出 Fermi 气泡是由超大质量黑洞 Sgr A* 周期性吸积恒星而产生的一系列激波上的电子加速所创造的。我们提出观测到的宇宙线谱“膝折”区内的强子宇宙线是由分布在银河系盘中的银河系超新星遗迹产生的。这些粒子在 Fermi 气泡中的再加速产生了膝折区以上的宇宙线。该模型为观测到的宇宙线通量、谱指数以及膝折处的谱匹配提供了自然的解释。