宇宙空洞中耀斑诱导电子对束的弛豫

分析了由耀斑发出的多 TeV 伽马射线光子在星系际介质中产生的低密度超相对论电子对束的稳定性性质。该问题对于通过伽马射线观测探测宇宙空洞中的磁场至关重要。此外，此类束流的耗散可能会显著影响星系际介质的热历史和结构形成。我们使用蒙特卡洛方法量化耀斑诱导的电磁簇射特性，特别是作为距耀斑距离函数的电子对束的整体洛伦兹因子和角展宽。随后，我们利用线性和非线性动理学理论研究电子对束针对静电等离子体波增长的稳定性，并采用蒙特卡洛结果进行定量估算。我们发现，增长最快的模式，如同任何具有即使非常微小的垂直于束流方向分量的扰动模式一样，都无法在反应区（reactive regime）内描述。由于非线性朗道阻尼抑制了等离子体振荡的增长，发现束流弛豫时间尺度显著长于逆康普顿损失时间。最后，与宇宙结构相关的密度不均匀性导致束流粒子与等离子体振荡之间的共振丧失，强烈抑制了其增长。我们得出结论，耀斑在星系际介质中产生的相对论电子对束在远长于电磁级联的时间尺度上是稳定的。电子对束似乎对星系际介质几乎没有或完全没有影响。