超新星遗迹中磁湍流的传输

背景。超新星遗迹因其非热辐射的无线电波、X 射线和伽马射线而被称为银河系宇宙射线的来源。然而，在基于 Bohm 扩散和稳态计算假设的标准加速理论内，观测到的软破缺幂律谱很难被复现。目标。我们指出，对加速过程进行时间相关的处理以及对散射湍流放大进行自洽处理是必要的。方法。我们在数值上求解了宇宙射线和各向同性 Alfvén 湍流的耦合输运方程组。该方程组通过由宇宙射线梯度确定的湍流增长率以及由湍流能量密度确定的宇宙射线空间扩散系数进行耦合。该系统在向上游延伸数十个激波半径的共动膨胀网格上求解，允许对加速位点附近的宇宙射线扩散进行自洽研究。宇宙射线的输运方程在测试粒子近似下求解。结果。我们证明该系统通常不处于稳态。事实上，即使在演化数千年之后，也未达到平衡状态。由此产生的时间相关粒子谱与假设稳态和 Bohm 扩散推导出的谱有很大差异。我们的结果表明，正确考虑散射湍流的演化从而正确考虑粒子扩散系数，对于形成观测到的软谱至关重要。无论如何，在激波上游持续发展磁湍流的需要引入了除宇宙射线反馈所施加的非线性之外的非线性。