M87喷流的X射线辐射：诊断与物理解释

我们重新分析了Wilson & Yang (2002)首次研究的M87喷流的深度钱德拉观测。通过采用包括图像反卷积在内的分析链，结HST-1和I与邻近辐射完全分离。我们发现光谱形状存在轻微但显著的变化，α_x值范围约为1.2-1.6。我们利用VLA射电观测以及HST成像和偏振测量数据，检查了喷流的宽带谱，并探究喷流中粒子加速的本质。如先前论文所示，一个简单的同步辐射结连续注入模型，其中粒子加速区域的填充因子f_acc和注入粒子的能谱都是常数，无法解释X射线流量或谱。相反，我们提出f_acc是位置和能量的函数，并发现内喷流中f_acc ∝ E_γ^{-0.4 ± 0.2} ∝ E_e^{-0.2 ± 0.1}，而在结A和B中，f_acc ∝ E_γ^{-0.7 ± 0.2} ∝ E_e^{-0.35 ± 0.1}，其中E_γ是发射的光子能量，E_e是发射电子的能量。在此模型中，注入电子能谱的指数p（n(E_e) ∝ E_e^{-p}）在喷流所有位置均为p=2.2，这与超相对论激波加速宇宙射线的模型预测一致。X射线辐射峰值与光学偏振百分比最小值之间存在强相关性，即喷流磁场无序的区域。我们认为X射线峰值与激波波前重合，这些激波加速了发射X射线的电子并导致磁场方向改变；因此，由于波束平均，偏振很小。