化石AGN喷流作为超高能粒子加速器
天体物理学
2009-11-13 v2
摘要
AGN喷流的残余及其周围的茧状结构留下巨大的磁流体动力学(MHD)化石结构，储存总能量约10^{60} erg。原来的活动星系核(AGN)可能已死亡，但化石将保留其稳定构型，类似于实验室MHD实验中遇到的反向场箍缩(RFP)。在RFP中，纵向磁场在距轴线的临界距离处改变方向，导致那里的磁重联，以及大规模RFP场的缓慢衰减。我们证明这种场的衰减会诱导大规模电场，能够以E^{-2}幂律加速宇宙射线至超高能，其截断值取决于化石参数。该截断预计是刚度依赖的，这意味着如果一个或两个附近的AGN化石主导，观测到的成分在接近截断时会从轻元素变为重元素。考虑到宇宙体积的百分之几可能容纳这种缓慢衰减的结构，这些化石甚至可能重新激活来自遥远/古老源的超高能宇宙射线，抵消与宇宙微波背景辐射光子相互作用导致的GZK损失，并为否则不可探测的化石提供证据。在这种情况下，如果遥远源或化石主导，成分将保持轻元素直至最高能量，否则将是混合的。希望新一代宇宙线实验如Pierre Auger Observatory和超高能中微子望远镜如ANITA以及月球切伦科夫实验将澄清这一问题。
引用
@article{arxiv.0706.4419,
title = {Fossil AGN jets as ultra high energy particle accelerators},
author = {Gregory Benford and R. J. Protheroe},
journal= {arXiv preprint arXiv:0706.4419},
year = {2009}
}
备注
11 pages, 6 figures, additional references and explanations. Accepted for publication in MNRAS