从相对论性激波逃逸的宇宙射线谱
高能天体物理现象
2011-01-27 v2
摘要
我们推导了在减速的相对论性激波中被加速并逃逸到激波前方的宇宙射线的时间积分谱的表达式。假设在任何给定时刻，宇宙射线具有幂律形式，携带激波等离子体总能量 E_tot 的恒定比例，并以最大可达能量连续逃逸。逃逸粒子的谱对瞬时谱指数高度敏感，因为最小能量 E_min ~ Γ^2 m_pc^2（其中 Γ 是激波洛伦兹因子）随时间变化。特别地，逃逸谱可能比典型的 N(E)∝E^-2 谱显著更硬。对于膨胀到密度为 n 的等离子体中的激波，在过渡到非相对论速度时，最大可达能量处预期会出现谱断裂，E ~ 10^19 (ε_B/0.1)(n/1 cm^-3)^(1/6)(E_tot/10^51 erg)^(1/3) eV，其中 ε_B 是磁场携带的能量通量比例。如果超高能宇宙射线产生于恒星质量天体爆炸引起的减速相对论性爆炸波中，那么它们的产生谱可能与典型的 N(E)∝E^-2 不同。
引用
@article{arxiv.1001.0134,
title = {The spectrum of Cosmic Rays escaping from relativistic shocks},
author = {Boaz Katz and Peter Meszaros and Eli Waxman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1001.0134},
year = {2011}
}
备注
minor modifications, 4 pages, accepted to JCAP