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TeV宇宙线隆起:来自印第安座ε星还是波江座ε星的信息?

高能天体物理现象 2021-09-07 v2

摘要

最近观测到的0.3--30 TV宇宙线(CR)能谱中的隆起很可能由恒星弓形激波引起,该激波重新加速既有宇宙线,后者沿磁力线进一步传播至太阳。在其路径上,这些粒子产生Iroshnikov-Kraichnan(I-K)湍流,控制其传播并维持该隆起。对该隆起形状的特设拟合需要六个可调参数。我们的模型不需要任何参数,仅依赖于三个我们用拟合约束的物理未知量。它们是激波马赫数MM、其尺度ll_{\perp}以及到激波的距离ζobs\zeta_{\text{obs}}。它们共同定义了隆起刚度R0R_{0}。当MM\approx1.5--1.6且R0R_{0}\approx4.4 TV时,模型以\approx0.08%0.08\%的精度拟合数据。该拟合关键性地要求模型预测的I-K谱并排除其他备选。这些拟合属性使得偶然一致极不可能。反过来,由拟合导出的R0R_{0}MM对激波施加了距离-尺度(ζobs\zeta_{{\rm obs}}-ll_{\perp})关系:ζobs\zeta_{{\rm obs}}(pc)\sim102l(pc)10^{2}\sqrt{l_{\perp}(\text{pc})}。对于足够大的弓形激波,ll_{\perp}==10310^{-3}-10210^{-2} pc,我们发现距离为ζobs\zeta_{{\rm obs}}==3--10 pc。此范围内三颗有希望的恒星为:距6.8 pc的Scholz星、距3.6 pc的印第安座ε星和距3.2 pc的波江座ε星。基于它们当前的位置和速度,我们提出印第安座ε星和波江座ε星可产生观测到的能谱隆起。此外,波江座ε星的位置仅偏离太阳邻域磁场方向\sim6.76.7^{\circ},这也改变了宇宙线到达方向分布。鉴于这些恒星的邻近性,该隆起的外观可能在相对较短时间内发生变化。

关键词

引用

@article{arxiv.2010.02826,
  title  = {The TeV Cosmic Ray Bump: a Message from Epsilon Indi or Epsilon Eridani Star?},
  author = {Mikhail A. Malkov and Igor V. Moskalenko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.02826},
  year   = {2021}
}

备注

25 pages, 8 figures, pdflatex, to appear in ApJ