踝点以下轻宇宙线成分的起源

超高能宇宙线的起源与性质仍是一个谜。然而，由于皮埃尔·奥格天文台和望远镜阵列的观测，过去几年取得了可观进展。在 $10^{18}$ eV 以上，观测到的能谱呈现两个特征：在 $\sim 10^{18.6}$ eV 处斜率的硬化（称为踝点），以及在 $\sim 10^{19.6}$ eV 处的抑制。由实验数据推断、并用当前高能强子相互作用模型解释的成分类似在踝点以下为轻成分，并随初级能量增大呈现向更重核的趋势。此外，各向异性信息与这一轻成分的河外起源一致，其将主导踝点以下的能谱。因此，将踝点解释为银河系与河外成分过渡的模型被当前数据所排斥。最近有人提出，该轻成分起源于源环境中能量更高、更重核的光致裂变。踝点的形成也可由此机制解释。本文详细研究这一总体情景，但置于活动星系中心区域的背景下。在此情形下，宇宙线在这些星系中心区域存在的超大质量黑洞附近被加速，重核的光致裂变发生在环绕超大质量黑洞的辐射场中。