新生脉冲星作为超高能宇宙线的源
高能天体物理现象
2012-07-03 v1
摘要
新生脉冲星为重核的注入及其进一步加速至超高能提供了有利的场所。一旦在脉冲星风中加速，原子核必须从周围的超新星包层中逃逸。我们对此逃逸过程进行了分析和数值研究，并结合最新的超高能宇宙线 (UHECR) 数据讨论了脉冲星源情景。我们的计算表明，在早期，当质子可以被加速到能量 E>10^20 eV 时，年轻的超新星壳层往往阻碍其逃逸。相比之下，由于电荷较高，铁峰核在较晚时期仍能被加速到观测到的最高能量，此时包层已变得足够薄以允许其逃逸。超高能铁核从具有毫秒级周期和约 10^(12-13) G 偶极磁场的、嵌入在核坍缩超新星中的新生脉冲星逃逸。由于次级核子的产生，穿越包层导致成分在几 EeV 处从轻元素向重元素转变，这与 Auger 天文台的观测一致。逃逸还导致比最初通过单极感应注入的谱斜率更软，从而能够很好地拟合观测到的 UHECR 能谱。我们得出结论，在合理小比例 (< 0.01%) 的河外旋转供能年轻脉冲星中加速铁峰元素，可以令人满意地重现当前的 UHECR 数据。文中还讨论了该情景的可能特征。
引用
@article{arxiv.1201.5197,
title = {Newly-born pulsars as sources of ultrahigh energy cosmic rays},
author = {Ke Fang and Kumiko Kotera and Angela V. Olinto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.5197},
year = {2012}
}
备注
18 pages, 5 figures, accepted by ApJ