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HII 区中宇宙线加速产生的非热辐射

高能天体物理现象 2019-10-02 v2 星系天体物理 太阳与恒星天体物理

摘要

米至厘米波段的射电观测揭示了 HII 区辐射的性质。通常这类天体以电离氢(即质子和电子)产生的热辐射为主。然而,大量观测研究揭示了存在热辐射与非热辐射混合的 HII 区。后者暗示了相对论性电子的存在。然而,无论是星际宇宙线电子通量,还是由初级宇宙线通过电离过程产生的次级电子通量,都不足以解释观测到的通量密度。我们研究了在 HII 区激波中将局地热电子加速至相对论性能量的可能性。我们假设相对论性电子可通过一阶费米加速机制被加速,并估算了出射电子通量、相应通量密度以及谱指数。我们发现通量密度与观测值同数量级。特别地,我们将模型应用于人马座 B2 的“深南”(DS) 区,并成功以小于 20% 的精度以及谱指数复现了观测通量密度。该模型还对 DS 区预期的磁场强度 (0.340.3-4 mG)、密度 (19×1041-9\times10^4 cm3^{-3}) 和激波参考系中的流速 (335033-50 km s1^{-1}) 给出了约束。我们提出了一种能通过一阶费米加速在 HII 区内加速热电子的机制。局地相对论性电子源的存在可解释观测到的非热辐射及其相应谱指数的起源。

关键词

引用

@article{arxiv.1908.07246,
  title  = {Non-thermal emission from cosmic rays accelerated in HII regions},
  author = {M. Padovani and A. Marcowith and Á. Sánchez-Monge and F. Meng and P. Schilke},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07246},
  year   = {2019}
}

备注

10 pages, 6 figures, accepted by Astronomy \& Astrophysics