超新星SN 1993J中宇宙射线的射电辐射与非线性扩散激波加速

对超新星SN 1993J在射电波段的广泛观测使其成为研究超新星激波中粒子加速的独特目标。为了描述射电同步辐射，我们使用了一个将非线性扩散激波加速的半解析描述与超新星膨胀流体动力学的自相似解相耦合的模型。假设同步辐射由在后激波等离子体中传播的相对论性电子产生，并通过包含同步自吸收过程的辐射转移计算得出。该模型被用于解释从高分辨率VLBI成像观测推断出的射电辐射形态，以及在六个频率上测量的总通量密度的时间演化。光变曲线和射电辐射形态均表明，爆炸后不久激波区的磁场被强烈放大，这可能是通过在激波前驱中起作用的宇宙射线流不稳定性非共振机制实现的。湍流磁场在激波后并未被衰减，而是被下游区的等离子体流携带前行。宇宙射线质子通过激波处的扩散激波加速被高效产生。我们发现，在爆炸后的前约8.5年期间，前向激波处理的总能量中约有19%转化为宇宙射线能量。然而，激波受宇宙射线压力的调制仍然较弱。高磁场放大意味着质子被迅速加速到远高于1 PeV的能量。针对该超新星获得的结果支持了这样一种情景：大质量恒星爆炸进入其前身星风中，是高能银河宇宙射线的主要来源。