第谷超新星遗迹中强子加速的有力证据
高能天体物理现象
2015-05-28 v2 星系天体物理
摘要
最近由 Fermi-LAT 和 VERITAS 对 G120.1+1.4（第谷）超新星遗迹（SNR）进行的伽马射线观测，为理解 SNR 中的粒子加速和非热辐射提供了新的基础性信息。我们旨在通过考虑前向激波处通过一阶费米机制的粒子加速，从 SNR 演化、激波流体动力学和多波段发射的角度，勾勒出第谷特性的一个自洽描述。我们在此采用一种快速且可靠的半解析方法来处理非线性扩散激波加速，该方法包含了由于共振流不稳定性引起的磁场放大，以及宇宙线（CRs）和自生磁湍流对激波的动力学反作用。我们发现第谷的前向激波正在将质子加速到至少 500 TeV，将其约 10% 的动能输送给 CRs。此外，CR 引起的流不稳定性与所有表明非常有效的磁场放大（高达 ~300 微高斯）的观测证据一致。在如此强的磁场中，上游散射 CRs 的阿尔芬波的速度预期会增强，并使被加速粒子感受到的有效压缩因子低于 4，进而导致能谱比标准预测的 ∝ E^-2 更陡。后一效应对于将 GeV 到 TeV 的伽马射线能谱解释为由加速核与背景气体之间核碰撞产生的中性 π 介子衰变至关重要。这种强子场景的自洽性，以及并发的轻子机制无法同时再现探测到的伽马射线发射的形状和归一化这一事实，代表了第一个清晰直接的辐射证据，表明强子加速在年轻的银河系 SNR 中有效发生。
引用
@article{arxiv.1105.6342,
title = {Strong evidences of hadron acceleration in Tycho's Supernova Remnant},
author = {G. Morlino and D. Caprioli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.6342},
year = {2015}
}
备注
Minor changes. Accepted for publication in Astronomy & Astrophysics