在星系团演化动力学态中制造宇宙射线

星系团已知是宇宙射线（CRs）的储存库，这由理论计算或 CR 衍生可观测量的探测所推断。星系团中的 CR 加速主要归因于产生激波的动力活动。星系团中的激波源于并合或吸积，但哪一个在产生 CR 方面更有效？在何种动力学阶段？以及为什么？为此，我们利用 {\sc enzo} 代码进行宇宙学模拟，研究通过激波产生或注入 CR 及其在星系团中的演化。此处考虑的粒子加速模型主要是热粒子的扩散激波加速（DSA），但我们也报告了使用预存 CR 的试探性研究。利用维里化的概念定义适当的动力学态，我们研究了一组并合与非并合星系团样本。我们报告并合激波（马赫数 $\mathcal{M}\sim2-5$）是最有效的 CR 产生者，而高马赫数外围激波（即 $\mathcal{M}>5$）主要负责星系团中 CR 注入的最亮阶段。一旦并合，星系团便永久偏离非并合系统的 CR 与 X 射线质量标度，使我们能将其用作确定并合态的工具。通过时空演化研究，我们发现星系团并合动力学与 CR 注入之间存在强相关性。我们观测到星系团 X 射线与 CR 注入的最亮阶段分别发生在每次并合后约 1.0 和 1.5 Gyr，且 CR 注入在靠近星系团维里半径（即 $r_{200}$）处达到峰值。本研究中发现的延迟 CR 注入峰值值得进一步研究，以探明其对星系团 CR 衍生可观测量的演化可能带来的影响。