超高能加速器宇宙线逃逸的观测约束

利用在 Pierre Auger 天文台推断出的超高能宇宙线能谱与质量组成，我们推导出一个基准情景，用于描述河外加速器中起作用的发射机制，以及它们的能量学特征和其中元素丰度。假设源分布遵循恒星质量密度，地球上观测到的宇宙线质量数从 $\simeq$2 EeV 到最高能量逐渐增大，这表明核子被加速至与其电荷成正比的能量并以硬谱指数发射。此外，推断出的低至 $\simeq$0.6 EeV 的质子通量表明，该质子群体的谱指数需显著软于较重核子。这与源内相互作用一致，其以不同于从约束区逃逸的次级中子的方式塑造了注入带电核子的能量产生率。结合推断的核子丰度，这些结果为源环境中的辐射水平提供了约束。在此情景内，还需要一个随能量增加至踝部特征而急剧下降的额外成分，以补足亚踝部能量范围内的全粒子通量。