高能伽马射线暴的多重碰撞内激波轻子-强子模型

对于高能伽马射线暴（GRBs）的一个子群体，适度的重子负载可能足以驱动超高能宇宙线（UHECRs）。受此启发，我们研究宇宙线质子在高能 GRB 暴相中的辐射特征。我们的框架是内激波模型，辅以相对论性抛射物的多重碰撞描述（沿喷流具有不同辐射区），以及对光子和中微子能谱的时变计算。我们的 GRB 原型受 {\em Fermi}-LAT 探测到的 GRB（包括 GRB~221009A）启发，对于后者，由于大的能流，单事件的中微子未观测到可能对重子负载施加强限制。我们研究质子在同步辐射主导与逆康普顿主导情形下对电磁能谱的反馈，以识别多波段特征、约束最大允许重子负载，并指出强子与逆康普顿特征的差异。我们发现，在同步辐射情形下，强子特征表现为光学-紫外到软 X 射线以及 GeV 到 TeV 伽马射线波段的相关流量增强，而在逆康普顿主导情形下难以识别。我们证明，约 10 的重子负载满足 UHECR 能量需求，若碰撞半径足够大（即时间变异性不太短），则不会扭曲 {\em Fermi}-GBM 波段预言的光子能谱，且与中微子数据限制一致。因此，在大耗散半径条件下，一群高能 GRB 作为 UHECR 起源似乎是合理的。