利用射电观测探测恒星弓形激波中的非热物理
高能天体物理现象
2023-12-20 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们旨在解释恒星弓形激波的射电辐射,并评估其在何种条件下可能为热辐射或非热辐射,以及如何利用观测数据推断其物理性质。我们采用了一种扩展的恒星弓形激波非热辐射模型,其中纳入了对前向激波热辐射的一致计算。我们将该模型拟合到可用的射电数据,包括大量未被探索的低频数据。此外,我们使用简化的单区模型来估计从弓形激波逃逸的粒子所产生的伽马射线辐射。我们只能在下述假设下解释(BD+43{\deg}3654 和 BD+60{\deg}2522)的射电数据:在 1 GeV 以下存在硬电子能量分布、较高的(激波)星风动能转化为相对论性电子的效率,以及相对较高的磁压与热压之比。在其他系统中,对所观测流量密度的解释是模糊的,尽管非热情形也更受青睐。我们还展示了其他频段的互补观测如何使我们能对模型施加更强约束。我们还估计了 BD+43{\deg}3654 和 BD+60{\deg}2522 弓形激波周围 HII 区的伽马射线流量,得到的 GeV 能量光度分别为 ~erg\,s 和 ~erg\,s。恒星弓形激波可能是非常高效的粒子加速器。本工作给出了其辐射的多波段预测,并展示了低频射电观测在揭示粒子加速过程中的关键作用。利用 SKA 和 ngVLA 等下一代天文台的探测前景令人鼓舞。最后,BD+43{\deg}3654 可能在不久的将来于 GeV 波段被探测到,而弓形激波总体上可能成为不可忽略的低能宇宙线源。
引用
@article{arxiv.2310.18669,
title = {Probing the non-thermal physics of stellar bow shocks using radio observations},
author = {Javier Rodrigo Martinez and Santiago del Palacio and Valentí Bosch-Ramon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18669},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 12 figures, 2 tables. Accepted for publication in Section 2 of Astronomy and Astrophysics: Astrophysical processes