DAMPE 所揭示宇宙线质子可能谱结构的启示
高能天体物理现象
2023-07-26 v2
摘要
最近的观测显示，宇宙线（CR）质子能谱呈现出复杂结构：在 处变硬，在 处变软。然而，迄今为止这一谱特征的物理起源仍存在激烈争论。在本工作中，我们通过数值求解流体动力学方程和球对称情形下准各向同性 CR 动量分布方程，模拟了邻近超新星遗迹（SNR）中宇宙线质子的加速过程，以推导注入星际介质（ISM）的质子能谱，随后模拟这些被加速的 CR 粒子的传播过程，计算抵达地球的质子通量。此外，我们使用 DRAGON 数值代码计算大尺度宇宙线质子能谱。我们的模拟结果与观测数据（包括质子通量及偶极异向性的观测数据）吻合良好。我们得出结论，该能段宇宙线粒子的谱特征可能源于邻近 SNR 的分布与背景扩散宇宙线成分的叠加。我们发现该邻近 SNR 的粒子释放存在时间延迟。此外，可以发现高能粒子的非线性响应、CR 质子的释放时间以及本地 SNR 的年龄都会在所得 CR 质子通量能谱中留下强烈印记。
引用
@article{arxiv.2306.04558,
title = {Implications of a Possible Spectral Structure of Cosmic-ray Protons Unveiled by the DAMPE},
author = {Lin Nie and Yang Liu and Zejun Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.04558},
year = {2023}
}
备注
11 pages,9 figures and 1 table. Accepted for publication in ApJ