活动星系核超快外流产生的超高能宇宙射线
高能天体物理现象
2025-06-02 v3
摘要
我们研究了活动星系核（AGN）中的超快外流（UFO）作为超高能宇宙射线（UHECR）的潜在源。我们关注了先前未探索的宇宙射线核素方面。这些具有约半光速速度的温和相对论性大尺度外流是AGN的常见特征。我们使用三维CRPropa模拟研究了这些环境中的宇宙射线谱和最大可达能量，并将我们的方法应用于86个观测到的UFO。在一些UFO中，铁核可以在风终止激波处被加速到约电子伏特，但由于与强烈的AGN光子场的光核相互作用，逃逸通量受到强烈衰减。从典型UFO逃逸的核素的最大能量受光致蜕变限制，低于约电子伏特。然而，在最极端的约10%的UFO中，氦（氮）[铁]核可以以超过（）[]电子伏特的能量逃逸。质子或中子，无论是原始的还是光致蜕变的产物，都能以很小的衰减从UFO中逃逸，其中一半的UFO能达到超过电子伏特的能量。因此，UFO成为连接银河系宇宙射线与最高能河外宇宙射线之间通量的可行来源。在我们样本中的少数UFO中，核素可以在不发生光致蜕变的情况下以高达电子伏特的能量逃逸。这发生在AGN的低活动状态，这将使UFO成为能够产生观测到的最高能量宇宙射线核素的间歇性源。由于伴随有大量的PeV中微子通量，UFO作为UHECR源的作用可以通过中微子望远镜进行检验。
关键词
引用
@article{arxiv.2411.05667,
title = {Ultra-high-energy cosmic rays from ultra-fast outflows of active galactic nuclei},
author = {Domenik Ehlert and Foteini Oikonomou and Enrico Peretti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.05667},
year = {2025}
}
备注
Final version. Supplementary material available at https://doi.org/10.5281/zenodo.15011972