伽马射线暴余辉激波中加速粒子的最大能量

相对论性无碰撞激波中的粒子加速仍然是高能天体物理学中的一个开放问题。粒子网格（PIC）模拟预测，弱磁化激波中的电子加速通过小角度散射进行，导致最大电子能量显著低于玻姆极限。电子能量的这一上限在观测上表现为一个特征性的同步辐射截断，为研究潜在的加速物理提供了直接探针。伽马射线暴（GRB）余辉为检验这些预测提供了一个特殊的实验室。在此，我们对相对论减速阶段的 GRB 余辉光谱演化进行建模，结合了受 PIC 启发的加速方案，并自洽地计算了同步辐射和同步自康普顿辐射。我们发现，低密度环境中的低能暴，通常是短 GRB 的典型特征，在触发后几分钟到几小时内，在 GeV 波段表现出明显的同步辐射截断。将我们的框架应用于 GRB 190114C 和 GRB 130427A，我们发现目前的观测不足以区分受 PIC 启发的加速和玻姆极限，这主要是由于费米-LAT 波段的光子统计不足。尽管如此，未来的 MeV-TeV 余辉观测可以打破模型简并，并对相对论性激波中粒子加速的机制施加更严格的约束。为此，我们模拟了一个基准的邻近短 GRB，作为截断位置的一个有前景的探针，对于该事件，两种加速场景可以清晰地区分，并且在不久的将来探测到此类事件仍然是可行的。