卡西欧星球大气环持续极端粒子加速的光谱与位置

年轻的星际爆炸残余 (SNR) 被认为是能量宇宙射线 (CR) 的来源，其光谱在约 3 百万 electronvolt (PeV, $10^{15}$ eV) 处有一个“肩部”。然而，CR 加速的具体位置、持续时间及其运行方式仍是未解之谜。本文报告了对卡西欧 A 残余 (Cas A) 的多时段 X 射线观测，覆盖 15-50 keV 能段，探测最高能 CR 电子。观察到的 X 射线通量下降 $(15\pm1\%)$，与基于先前射电、X 射线和伽马射线观测的预期下降（>90\%）形成鲜明对比，提供了确凿证据表明 CR 电子加速正在 Cas A 中发生。射电和 X 射线数据的时间模型考虑了电子冷却和持续注入，发现新注入的电子光谱显著更硬（指数截断幂律指数 $q=2.15$），其截断能量更高 ($E_{cut}=36$ TeV），而遗迹电子光谱为 $q=2.44\pm0.03$，$E_{cut}=4\pm1$ TeV。两种电子光谱自然解释为最近发展的修正非线性扩散射冲激 (mNLDSA) 机制所产生。产生观察到的伽马射线的 CR 质子也可能在同一位置由相同机制加速。Cas A 的观测结果和光谱建模首次将射电、X 射线、伽马射线和 CR 光谱与特定加速机制——mNLDSA——自我一致地联系起来。