来自 TeV 耀变体的相对论性正负电子束：再处理 GeV 辐射之源而非 IGM 加热

来自耀变体的 TeV 光子与河外背景光的相互作用产生了一束穿过星系际介质 (IGM) 的相对论性正负电子束。束流能量的归宿尚不确定。通过二维和三维粒子模拟 (particle-in-cell simulations)，我们研究了在 IGM 中传播的稀薄超相对论性正负电子束的非线性演化。我们探索了广泛的束流洛伦兹因子 gamma_b>>1 和束流与等离子体密度比 alpha<<1，以便将我们的结果外推至耀变体诱导束流的极端参数（对于最强大的耀变体，gamma_b~10^6 且 alpha~10^(-15)）。对于冷束流，我们表明斜向不稳定性主导了演化的早期阶段，但由于束流在横向上的自加热，其指数增长会终止，此时仅有可忽略的部分 ~(alpha/gamma_b)^(1/3)~10^(-7) 的束流能量转移给了 IGM 等离子体。束流的进一步弛豫通过准纵向模式进行，直到传播方向上的动量弥散饱和于 DeltaP_{b,parallel}/gamma_b m_e c ~ 0.2。这对应于约 10% 的束流能量最终转移给了 IGM 等离子体，而与 gamma_b 或 alpha 无关。如果束流动量的初始弥散满足 DeltaP_{b,parallel}/gamma_b m_e c > 0.2（正如耀变体诱导束流的典型预期），则沉积到 IGM 中的束流能量比例远小于 10%。由此可见，至少 90% 的束流能量仍可用于驱动由束流正负电子对宇宙微波背景进行逆康普顿上散射所产生的 GeV 辐射。