TeV 晕中的宇宙线自约束：对 TeV 伽马射线辐射与正电子超出的影响

近期观测在年轻与中年脉冲星周围探测到延展的 TeV 伽马射线辐射。这些“TeV 晕”的形态要求宇宙线扩散相较典型星际介质被局域抑制约 100–1000 倍。目前尚无模型解释此抑制。我们表明宇宙线自约束可显著抑制脉冲星附近的扩散。陡峭的宇宙线梯度产生 Alfven 波，共振散射同一宇宙线族，从而在年龄小于约 100 kyr 的脉冲星约 20 pc 内抑制扩散。在此模型中，TeV 晕经历两阶段演化：增长相（Alfven 波共振产生、宇宙线扩散渐受抑制）与随后的弛豫相（扩散系数回归标准星际值）。有趣的是，TeV 晕演化早期宇宙线未被强约束，使相当比例的注入 e+e- 得以逃逸。若这些 e+e- 也逃出周围超新星遗迹，将为 PAMELA 与 AMS-02 观测到的正电子超出提供自然解释。新近产生的 TeV 宇宙线被约束于 TeV 晕中，与 HAWC 和 H.E.S.S. 的观测相符。尽管我们的默认模型弛豫过快，无法解释成熟脉冲星（如 Geminga）周围的 TeV 宇宙线约束，但采用 Kraichnan 湍流谱的模型弛豫慢得多。因此，成熟脉冲星周围 TeV 晕的观测或可探察我们对星际湍流的理解。