年轻脉冲星风云中的粒子输运

将脉冲星风云 (PWNe) 建模为受激相对论性脉冲星风产生的磁流体动力学 (MHD) 下游流，已成功复现了靠近中心脉冲星观测到的许多风云特征。然而，对蟹状星云、3C 58 和 G21.5--0.9 等研究充分的年轻风云的观测并未显示出 MHD 流模型所预期的更大尺度上的环向磁场；此外，由同步辐射损耗引起的光谱指数径向变化比 MHD 流模型预期的更为平滑。我们发现，纯扩散模型能够复现蟹状星云、3C 58 和 G21.5--0.9 关于风云大小和光谱指数变化的基本数据。我们的大多数模型使用了与能量无关的扩散系数；在稳态传输边界情况下，系数随能量的幂律变化与输入粒子能量分布指数的变化是简并的。能量依赖的扩散可能是推断出蟹状星云扩散系数较小的原因。允许粒子平流和扩散的粒子输运蒙特卡罗模拟表明，扩散在蟹状星云的大部分总体积中占主导地位。平流在靠近脉冲星处占主导，并可能在 X 射线半光半径中发挥作用。扩散和粒子混合的来源尚不确定，但可能与年轻 PWN 外边界的瑞利 - 泰勒不稳定性或环向磁场结构中的不稳定性有关。