电离在激波加速理论中的作用

我们研究了在超新星遗迹激波处重原子核的加速，并考虑了电离过程。在星际介质中，比氢重的原子在注入时从未完全电离，它们开始扩散激波加速（DSA）。我们将证明，在加速过程中，当原子已经以相对论性速度运动时，原子壳层中的电子会被剥离。在超新星遗迹周围的典型环境中，主要的电离过程是由背景星系辐射引起的光电离。电离有两个有趣的结果。首先，由于总光电离时间与Sedov-Taylor阶段的开始时间相当，离子能达到的最大能量小于DSA的标准结果，后者预测$E_{\max}\propto Z_N$。因此，宇宙射线谱在“膝”区的结构可能会受到影响。第二个结果是，当原子已经以相对论性速度运动时，电子从原子中被剥离，因此它们可以在没有任何预加速机制的情况下开始DSA。我们使用线性准稳态方法来计算被剥离后加速的离子和电子的能谱。我们表明，如果发生磁场放大，这些次级电子的数量足以解释从年轻超新星遗迹观测到的同步辐射。