利用偏振 X 射线成像揭示年轻超新星遗迹中的磁湍流
高能天体物理现象
2020-10-12 v1 等离子体物理
摘要
对年轻超新星遗迹（SNRs）的 X 射线和伽马射线观测，已为粒子加速至至少 TeV 能量提供了确凿证据。对年轻 SNRs 高空间分辨率 X 射线图像的分析表明，粒子加速过程伴随着磁场的强烈非绝热放大。如果 Fermi 加速是产生高能宇宙线（CRs）的机制，那么被放大的磁场必定是湍流的，且宇宙线驱动的等离子体不稳定性是将激波冲压转化为磁湍流的最可能机制之一。在形成 SNR 壳层的无碰撞等离子体中，强磁湍流的发展和演化是复杂的现象，包括磁模式的放大、激波处的各向异性模式转换，以及湍流级联的非线性物理。由 SNR 激波中加速的超相对论电子产生的偏振 X 射线同步辐射，产生于紧贴激波后方的薄层中，且不受法拉第退偏振效应的影响。这些因素为研究磁湍流的某些性质提供了可能，在此我们展示了假设不同磁湍流级联模型的 SNR 壳层偏振 X 射线同步辐射图。结果表明，通过测量主导的偏振角方向，可以区分不同的各向异性湍流模型。我们讨论了利用下一代 X 射线偏振仪，如成像 X 射线偏振测量探测器（IXPE），在 Tycho 超新星遗迹中探测这些特征。
引用
@article{arxiv.2007.12921,
title = {Uncovering magnetic turbulence in young supernova remnants with polarized X-ray imaging},
author = {Andrei M. Bykov and Yury A. Uvarov and Patrick Slane and Donald C. Ellison},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.12921},
year = {2020}
}
备注
Accepted in The Astrophysical Journal, July 2020. (11 pages, 9 figures)