宇宙线电子传播如何影响 M31 和 M33 中的射电 - 远红外相关性

我们研究了宇宙线电子 (CRE) 的传播对 M31 和 M33 中非热 (同步辐射) - 远红外相关性的影响。利用 Spitzer 数据，将 1.4 GHz 及一个更高频率处的射电连续谱辐射的热 (TH) 和非热 (NTH) 分量与 M31 和 M33 的尘埃辐射进行了比较。在这两个星系中，TH 辐射与暖尘埃辐射 (24 \mu m, 70 \mu m) 呈线性相关，但 NTH-FIR 相关性的幂律指数$b < 1$且随频率增加而增大。此外，M33 的$b$值 (约 0.4) 显著小于 M31 的$b$值 (约 0.6)。我们将$b$值的差异解释为 CRE 扩散长度的差异。我们通过两种方式估算扩散长度：(1) 平滑较高频率处的 NTH 辐射，直到其与 1.4 GHz 处 NTH 辐射的相关性满足$b = 1$；(2) 平滑 TH 辐射，直到其与同频率处 NTH 辐射的相关性满足$b = 1$，假设 TH 辐射代表了 CRE 的源分布。我们的平滑实验表明，M31 在 1.4 GHz 处仅具有标高$h = 0.3-0.4$ kpc 的薄 NTH 盘，而 M33 除了类似的薄盘外，还具有标高$h_{thick} \sim 2$ kpc 的厚盘。在薄盘中，1.4 GHz 处的 (去投影) 扩散长度约为 1.5 kpc，对应的扩散系数约为$2 \times 10^{28}$ cm$^2$/s。星系中磁场的结构、强度和规则性以及厚盘的存在决定了 CRE 的扩散，从而决定了 NTH-FIR 相关性的幂律指数。