弱准平行星系团激波中的质子加速：注入与早期加速

声速马赫数低（$M_{\rm s} \lesssim 4$）的无碰撞激波有望在星系团介质（ICM）中通过扩散激波加速（DSA）加速宇宙射线（CR）质子。然而，ICM 中存在 CR 质子的观测证据尚待确立。通过粒子在胞模拟，我们研究了高 $\beta$（$\approx 100$）等离子体中弱激波里质子向 DSA 的注入以及非热粒子群体的早期发展。入射质子的反射、由 CR 驱动的不稳定性自发激发等离子体波，以及激波漂移加速的多次循环，对于超临界准平行激波中 CR 质子的早期加速至关重要。我们发现，仅在 $M_{\rm s} \gtrsim M_{\rm s}^*\approx 2.25$ 的 ICM 激波中，足够比例的入射质子被激波电势中的过冲以及在局部垂直磁场处的磁镜反射，从而通过 CR 流不稳定性有效激发磁波并注入 DSA 过程。由于相当比例的 ICM 激波具有 $M_{\rm s} < M_{\rm s}^*$，ICM 中的 CR 质子加速可能比先前预期的效率低。这或许解释了为何迄今尚未探测到由质子-质子碰撞产生的星系团弥漫伽马射线辐射。