斜向高$\beta$激波中质子加速的混合模拟

星系团内和星系际介质(ICM/IGM)中的无碰撞激波预计会同时为电子和离子提供能量。虽然电子加速通过显著的射电辐射得以揭示,但来自强子相互作用的$\gamma$射线辐射仍未探测到,这表明高$\beta$(热压与磁压之比)、低马赫数激波无法有效加速质子。我们展示了准垂直(磁倾角$\vartheta = 80^\circ$)、声速马赫数$M_s \sim 3{-}15$、等离子体$\beta \gtrsim 15$(代表星系团环境)激波的三维混合模拟,其中离子按动力学处理,电子作为流体处理。我们发现弱激波($M_s \lesssim 5$)无法产生显著的非热粒子群,宇宙线(CR)加速效率$\varepsilon_{\rm CR} \lesssim 0.1\%$。相比之下,较强的激波($M_s \gtrsim 10$)会形成斜率$q \sim 4.0$的清晰幂律尾部,并达到$\varepsilon_{\rm CR} \sim 3\%$。这些结果表明,弱的斜向ICM激波通常不太可能有效加速质子。然而,将$\vartheta$减小到$\sim 45^\circ$会导致加速效率显著提高,表明磁倾角在决定质子加速方面起着关键作用。我们的发现为解释射电遗迹观测提供了一个微观物理框架,其偏振表明电子在斜向激波处被加速,同时也解释了星系团$\gamma$-射线未被探测到的现象。