核心崩溃超新星内非相同风膨胀气泡中粒子加速、逃逸及非热辐射
高能天体物理现象
2024-08-29 v1
摘要
在核心崩溃情景下，超新星残骸会在由巨型前体星在其生命周期内形成的复杂风膨胀气泡内演化。因此，粒子加速及其辐射可以携带前体星演化序列的指纹。我们时依赖性地探讨了核心崩溃超新星残骸周围环境对粒子谱和辐射的影响。我们使用RATPaC代码对具有20太阳质量和60太阳质量前体星的超新星残骸进行粒子加速建模。我们通过求解前体星生命周期的水动力方程来构建超新星前的周围介质。随后，同时求解用于描述核心崩溃超新星残骸在前体周围环境内扩张的水动力方程、用于求解宇宙线输运方程以及在test-粒子近似下求解的磁性扰动方程，以及用于演化大尺度磁场的感应方程。风气泡的结构以及磁场和散射扰动共同调节着两种超新星残骸加速粒子的谱。对于60太阳质量前体星，谱指数在SNR冲击穿过被加热的风气泡内部时，即使在10 GeV以下也达到2.4。相比之下，我们没有在20太阳质量前体星的SNR较早演化阶段观察到持续的软谱；该前体星的谱指数仅在短暂的时期为2.2。随后，两种超新星残骸的谱在约10 GeV以上变得软化，因为弱的扰动驱动使得高能粒子能够从残骸中逃逸。超新星残骸的辐射形貌强烈取决于前体星的类型。例如，20太阳质量前体星的SNR在早期阶段呈现中心填充形态，而更重量的前体星则呈壳状形态。
引用
@article{arxiv.2408.15839,
title = {Particle acceleration, escape and non-thermal emission from core-collapse supernovae inside non-identical wind-blown bubbles},
author = {Samata Das and Robert Brose and Martin Pohl and Dominique M. -A. Meyer and Iurii Sushch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.15839},
year = {2024}
}