Gamma-ray emission of accelerated particles escaping a supernova remnant in a molecular cloud
我们提出了一个模型的伽马射线发射的核心坍缩超新星起源于大质量的年轻恒星的爆炸。超新星遗迹（SNR）的快速前进激波可以通过扩散激波加速（DSA）在一个由强烈的超新星前恒星风吹来的洞穴中加速粒子。作为非线性DSA的一个基本组成部分，一部分加速粒子逃离激波，并与周围的大质量致密壳层相互作用，产生硬光子发射。为了计算这种发射，我们开发了一种新的蒙特卡罗技术，用于将SNR的前向冲击产生的宇宙射线（CR）传播到致密的外部材料中。这种技术被纳入一个不断发展的SNR的流体动力学模型，其中包括非线性反馈的CR的SNR演变，生产逃逸的CR与那些仍然被困在残留物内，和宽带发射的辐射被困和逃逸的CR。虽然我们的组合CR-水逃逸模型是相当普遍的，适用于核心坍缩和热核超新星，我们选择的参数在这里讨论的是更典型的SNR从非常大质量的恒星，其发射光谱有所不同，从那些产生的低质量的祖先直接与分子云相互作用。
2011-02-18 astro-ph.HE
Fermi-LAT detection of extended gamma-ray emission in the vicinity of SNR G045.7$-$00.4: evidence for escaping cosmic rays interacting with the surrounding molecular clouds
本文分析了射电超新星遗迹（SNR）G045.7 $-$ 00.4附近的费米大面积射电望远镜（LAT）γ射线辐射数据。为了研究伽玛射线辐射的起源，我们还利用银河成像卷轴画的CO测量数据研究了SNR周围的大质量分子气体复合体。GeV辐射的整体大小明显大于射电形态。在3 GeV以上，GeV的辐射被分解成两个源：一个是空间一致的SNR的位置与无线电发射的大小相媲美，另一个是位于SNR的西部边界之外，空间上与周围分子云的密集区域相一致。我们认为西方源的GeV辐射可能来自于逃逸SNR并照亮周围分子云的宇宙射线。我们发现，西部源的伽马射线谱可以一致地解释这种情况下，总能量为$\sim 10^{50}{\rm erg}$在逃逸CR假设逃逸是各向同性的。
2021-11-15 astro-ph.HE
Importance of the Resonant Cosmic-Ray Streaming Instability Upstream of Collisionless Shocks
The University of Chicago（芝加哥大学）；Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam（波茨坦阿诺尔德·爱因斯坦天体物理研究所）
研究无碰撞激波上游宇宙射线逃逸引发的磁场放大，发现共振不稳定性在最大能量粒子中可超越非共振模，模拟证实其重要性，忽略它会低估关键尺度的磁场增长。
2026-09-22 astro-ph.HE
Different spectra of cosmic ray H, He and heavier nuclei escaping compact star clusters
本文研究致密星团终止激波处的宇宙射线核子加速，发现激波下游的质子能量损失与核子碎裂反应导致逃逸的He核能谱比氢更硬，解释了差异性硬化现象，并指出重核因严重碎裂难以对地球宇宙射线有可观贡献。
2024-07-24 astro-ph.HE
Non-linear diffusion of cosmic rays escaping from supernova remnants - I. The effect of neutrals
超新星遗迹被认为是银河系宇宙射线（CR）的主要来源。在这个框架内，粒子在超新星遗迹激波中被加速，然后释放到星际介质中。CR的释放机制及其传播方式仍然是悬而未决的问题。主要的困难是问题的高度非线性：CR本身激发了磁湍流，将它们限制在靠近其源的地方。我们数值求解耦合微分方程描述逃逸粒子和通过CR流不稳定性产生的波在空间和时间上的演化。考虑了星际介质的暖电离相和暖中性相。这些阶段占据了盘体积的最大部分，大多数超新星爆炸，其特征是中性粒子的显着存在。这些中性粒子和离子之间的摩擦导致了非常有效的波阻尼机制。结果发现，即使在存在离子中性摩擦的情况下，流动不稳定性也会影响CR的传播。扩散系数可以被抑制超过$\sim 2$的一个因素，在几十个pc的区域周围的残留物。距离越小，抑制越大。$\approx 10$ GeV粒子的传播在逃逸后受影响的时间长达几十千年，而$\approx 1$ TeV粒子的传播受影响的时间只有几千年。这可能对超新星遗迹附近的分子云的伽马射线观测的解释产生很大影响。
2016-08-18 astro-ph.HE
Gamma radiation from cosmic rays escaping a young supernova remnant: The case of Cas A
利用LHAASO对Cas A周围伽马射线的观测，约束粒子逃逸过程，计算逃逸宇宙射线谱，区分瞬时最大能量与积分谱抑制能量，证实该遗迹非PeVatron。
2025-09-10 astro-ph.HE
Non-linear diffusion of cosmic rays escaping from supernova remnants - II. Hot ionized media
本文研究了宇宙射线从完全电离的热态星际介质中逃逸和输运的问题。特别是，我们考虑到激励Alfvénic湍流CR流和机制阻尼自激湍流本身的CR逃逸及其在源附近的传播模型。我们的逃逸半径和时间的估计结果在大的值（100 pc，$2\times10^5$ yr）粒子能量$\lesssim20$ GeV和较小的值粒子的能量增加（35 pc和14 kyr在1 TeV）。这些逃逸时间和半径，当用作初始条件的CR传播外的源，导致相关的抑制扩散系数（由一个因素5-10）的时间尺度与他们的（能量依赖）逃逸时间尺度相当。阻尼机制足够快，即使在较短的时间尺度上，阿尔夫文湍流也能有效地阻尼，磁场的随机和有序分量之间的比值为$δB/B_0\ll 1$，证明了准线性理论的使用。尽管扩散系数受到抑制，在其源附近的停留时间增加（<200 pc），但由于HIM的密度较低，与在整个银河系扩散时积累的克重相比，发现CR逃逸后积累的克重可以忽略不计（在所有能量下）。
2019-03-07 astro-ph.HE
Discovery of recombining plasma from the faintest GeV SNR HB 21 and a possible scenario of the cosmic ray escaping from SNR shocks
我们提出了一个X射线研究的GeV γ射线超新星遗迹（SNR）HB 21与朱雀。HB 21与分子云相互作用，是已知GeV SNR中GeV波段最暗的。我们发现了来自残骸中心的Si和S的强辐射复合连续谱，这提供了复合等离子体（RP）的直接证据。总发射可以用RP和电离等离子体成分来解释。RP组分的电子温度和复合时间尺度分别估计为0.17（0.15-0.18）keV和3.2（2.0-4.8）$\times$ 10 $^{11}$ s cm $^{-3}$。RP的估计年龄（RP年龄; $\sim$ 170 kyr）是已知的重组GeV SNRs中最长的，因为电子密度非常低（$\sim$ 0.05 cm $^{-3}$）。我们已经研究了9个重组GeV信噪比的每个RP年龄和SNR直径的GeV光谱指数的依赖关系。两者都显示出可能的正相关性，表明这两个参数可以很好地指示加速质子的性质，例如，从SNR冲击逃逸的程度。一个可能的情况下，质子逃逸的过程中，与分子云的相互作用，使较弱的磁湍流和宇宙射线质子逃逸，同时冷却的热电子，并产生RP。
2018-05-08 astro-ph.HE
Change of a Weibel-type to an Alfvénic shock in pair plasma by upstream waves
我们研究与粒子在细胞（PIC）模拟如何对等离子体中的平行冲击上游波，这是由逃逸的下游粒子驱动的反应。最初，在二维模拟中，激波是由磁致伸缩（梁-韦伯）不稳定性维持的。逃逸粒子驱动静电束流不稳定性上游。这些波对上游等离子体的修改几乎不影响激波。随着时间的推移，逃逸粒子的密度降低和温度升高会淬灭束流的不稳定性。沿磁场方向的热能大于垂直于磁场方向的热能会使对阿尔文模式不稳定。在上游等离子体的静止坐标系中，增长的成对阿尔文波的群速度低于激波的群速度，激波赶上波。在二维模拟中，积累的成对Alfvén波逐渐将激波从韦伯型激波变为初始条件下马赫数约为6的Alfvénic激波。
2020-05-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Interplay between Escaping Cosmic Rays and Interstellar Medium: Driving of Galactic Winds and Shaping the Local Proton Spectrum
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；Department of Physics, Graduate School of Science, Nagoya University（名古屋大学理学研究科物理学系）
研究逃逸宇宙射线对星际介质的影响，通过球对称的CR-流体动力学模拟，探讨CR能量谱、辐射冷却和热传导的演化，揭示CR加热对超新星残骸观测的潜在影响，并提出对本地质子谱的解释。
2026-04-06 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Escaping the accelerator; how, when and in what numbers do cosmic rays get out of supernova remnants?
由扩散激波加速的带电粒子从超新星遗迹中逃逸，是一个比通常所理解的更为复杂的过程。使用一个盒子模型，它示出的光谱的高能量端可以表现出光谱断裂，即使没有正式的逃逸作为结果的几何稀释和变化的时间尺度。据指出，大部分的宇宙射线粒子在较低的能量必须产生和释放在后期阶段的残留物的演变，而高能量的粒子产生的早期，这可能解释最近的观察轻微的成分变化与能量。本文简要地讨论了稠密和部分电离介质中离子-中性摩擦引起的逃逸，并对所谓的“自由逃逸边界条件”的使用作了一些评论。最后，估计的总生产频谱集成的剩余物的生命。
2011-04-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-linear diffusion of cosmic rays escaping from supernova remnants: Cold partially neutral atomic and molecular phases
基于\citet{2013ApJ...768...73M}和\citet{2016MNRAS.461.3552N}提出的宇宙线云（CRC）模型，研究了宇宙线在超新星遗迹（SNR）弱电离环境中的传播.我们同时求解了两个输运方程：一个用于CR压力，另一个用于Alfvén波能量密度，其中CR最初被限制在SNR冲击中。宇宙射线触发流动不稳定性并产生板状共振阿尔文模式。自生湍流被离子-中性碰撞和与大尺度下产生的阿尔文模式的非相关相互作用所阻尼。我们发现，CRs泄漏冷密相，如发现在冷中性介质（CNM）和扩散分子介质（DiM）仍然可以被限制在距离CRC中心的几十秒差距几千年。在10 TeV，CR扩散可以抑制两个或三个数量级。这种效果的结果，从一个减少的离子中性碰撞阻尼去耦制度。我们计算在这些环境中的CR的克重。我们发现，在10 GeV的单相和多相设置中，CNM和DiM介质可以在CNM和DiM相中产生10-20 $\rm{g/cm^2}$范围内的克重。在10 TeV时，由于非线性传播，克重在这两个相中增加到0.5-20 $\rm{g/cm^2}$范围内的值。我们还提出了初步的计算，在不均匀的星际介质结合两个或三个不同的阶段，我们得到相同的趋势。
2019-11-06 astro-ph.HE
X-rays, gamma-rays and neutrinos from collisoinless shocks in supernova wind breakouts
我们表明，一个无碰撞的冲击必然形成的冲击爆发的超新星（SN）所包围的光学厚风。在软X射线爆发发射的同时和之后，产生了<~ MeV伽马射线、硬X射线和多TeV中微子的强烈非热闪光，其携带的能量与软发射相似或更大。这种非热闪光可以用目前的X射线望远镜探测到，也可以用千米级的中微子望远镜探测到10兆秒差距。
2011-06-09 astro-ph.HE
Gamma-ray Emission from the S147 Region: Indication of Escaping Cosmic Rays Interacting with Molecular Clouds
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Astroparticle Physics of Yunnan Province, Yunnan University（云南大学云南省天体物理重点实验室）
S147区域的伽马射线发射表明，逃逸的宇宙射线与分子云相互作用，提供了该超新星残骸早期阶段宇宙射线逃逸的观测证据。
2026-09-10 astro-ph.HE
Cosmic ray escape from supernova remnants
银河系的宇宙射线被认为是在超新星遗迹中通过扩散激波加速而被加速的。虽然这一机制对在激波处加速的粒子的光谱给出了相当可靠的预测，但最终注入星际介质的宇宙射线的光谱则更加不确定，并取决于粒子从激波逃逸过程的细节。了解这些逃逸粒子的光谱形状对于评估超新星遗迹范式对宇宙射线起源的有效性至关重要。此外，从超新星遗迹逃逸后，宇宙射线与周围的气体相互作用，在遗迹附近产生伽马射线。对这种辐射的探测可以作为超新星遗迹在过去确实加速了宇宙射线这一事实的间接证据。
2011-08-24 astro-ph.HE
Modeling Hadronic Interactions in Ultra-High-Energy Cosmic Rays within Astrophysical Environments: A Parametric Approach
本文提出一种参数化方法，用于复现EPOS-LHC和Sibyll2.3d两种强子相互作用模型在超高能宇宙线源环境中的次级粒子通量，并通过与源代码对比验证其可靠性，可作为分析或快速蒙特卡洛模拟的替代方案。
2024-10-20 astro-ph.HE
Probing cosmic ray escape from η Carinae
本文利用Fermi-LAT数据研究η Carinae逃逸宇宙线与周围物质的相互作用，发现其对系统γ射线辐射有显著贡献，并探测到分子云超出辐射，表明可能存在其他宇宙线源。
2023-09-07 astro-ph.HE
Gamma rays from reaccelerated cosmic rays in high velocity clouds colliding with the Galactic disk
向盘运动的高速云将到达银河平面，并将不可避免地与盘碰撞。在这些碰撞中，产生了两个冲击系统，一个通过磁盘传播，另一个在云中发展。在这些相互作用中，云层内部产生的冲击具有每秒数百公里的速度。当这些冲击波是辐射性的时，它们在加速新粒子时可能效率不高，但是它们可以重新加速和压缩背景中的银河宇宙射线。在这项工作中，我们研究的相互作用的银河系宇宙射线在一个冲击的高速云，当冲击是由碰撞盘诱导。这项研究的重点是辐射冲击的情况下。我们的目标是确定在何种条件下这些相互作用导致显着的非热发射，特别是伽马射线。我们模拟宇宙射线的质子和电子的相互作用，再加速和进一步激励的冲击内的云压缩，在非常一般的假设。我们还考虑了宇宙线质子与云的物质碰撞时产生的次级电子-正电子对。我们的结论是，附近的云在局部冲击中重新加速银河系宇宙射线，可以产生高能辐射，可以用现有的和未来的伽马射线探测器探测到。电子和次级对产生的辐射在无线电波段很重要，在某些情况下，它可能与硬X射线有关。对于更高的能量，轻子贡献的光谱能量分布是显着的软伽马射线。
2021-11-01 astro-ph.HE
Gamma rays from reaccelerated particles at supernova remnant shocks
扩散激波加速被认为是超新星遗迹以及其他类型源中粒子碰撞的主要机制。在X射线和伽马射线中存在一些显示出双边形态的残余物，这表明该过程的发生效率取决于激波法线和激波传播的大尺度磁场之间的倾斜角。这种解释还得到最近的粒子模拟的支持，该模拟显示了如果激波比$\sim 45^{o}$更倾斜，离子是如何不被注入的。这些冲击为在同一冲击下的再加速过程提供了一个很好的测试平台：冲击波阵面到达的非热种子粒子被自动注入并加速。最近讨论了这一过程，认为这可能是次级宇宙射线核光谱某些异常行为的原因。在这里，我们讨论如何伽马射线观测选定的超新星遗迹可以为我们提供宝贵的信息，这一过程，并导致我们更好地评估粒子扩散冲击再加速宇宙射线物理学中的其他观测。
2019-07-31 astro-ph.HE
On the maximum energy of shock-accelerated cosmic rays at ultra-relativistic shocks
本文研究了宇宙射线在弱磁化超相对论冲击波中的最大加速能量。我们表明，对于这样的冲击，其中的高能粒子的散射介导的离子集肤深度尺度结构，可以预期的韦伯介导的冲击，有一个内在的限制，粒子可以被加速的最大能量。这个最大能量是由粒子在下游等离子体框架中必须各向同性的要求确定的，在平均场将它们输送到下游很远的地方之前，这个最大能量大大低于产生超高能量宇宙射线所需的能量。为了绕过这个限制，需要在更大的尺度上有一个高度无序的场。宇宙射线引起的波长上的不稳定性的增长远远长于离子等离子体趋肤深度，上游和下游的冲击，被认为是。虽然这些不稳定性可能在相对论冲击的磁场放大中发挥重要作用，但在与最高能粒子的回旋半径相当的尺度上，计算出的增长率没有足够的时间来修改散射。由于强修正是下游区域粒子重新穿过激波的必要条件，在没有替代散射机制的情况下，这些结果意味着排除了加速到更高能量的可能性。如果弱磁化的超相对论激波一般不被认为是高能粒子加速器，那么寻找超高能宇宙射线的潜在来源就可以缩小。
2014-01-30 astro-ph.HE
Magnetic field amplification by cosmic rays in supernova remnants
在超新星遗迹中，需要磁场放大来将宇宙云加速到PeV能量。逃逸的宇宙射线在等离子体中触发返回电流，驱动非共振混合不稳定性。我们运行模拟，其中我们代表逃逸的宇宙射线与等离子体返回电流，保持最大宇宙射线能量固定，并评估其对上游介质的影响。除了磁场放大之外，当通过激波时，密度扰动出现，进一步增加下游的放大水平。由于不稳定性的增长率对于较小的尺度是最快的，因此分辨率是这些模拟可以达到的放大的限制因素。
2012-09-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Escape of cosmic rays from perpendicular shocks in the interstellar magnetic field
研究了星际介质中球形激波从垂直激波区逃逸的过程。超新星遗迹（SNRs）的垂直激波中的扩散激波加速被认为可以在没有上游磁场放大的情况下将宇宙射线（CR）加速到PeV量级。我们估计了由从垂直激波区逃逸所限制的CR的最大能量。通过进行测试粒子模拟，我们证实了理论估计，表明逃逸限制的最大能量在垂直冲击是几个10 TeV的典型Ia型信噪比。因此，为了使ISM中的SNR将CR加速到PeV级别，需要上游磁场放大。几个10 TeV的特征能量标度可能是最近的直接CR观测报告的10 TeV附近的光谱突变的起源。此外，我们还发现，在自由膨胀阶段，快速的垂直激波加速作用在整个激波表面的约20%的面积上，这比超光速激波区的大小要大。我们还讨论了CR电子从垂直激波中的逃逸。
2021-10-01 astro-ph.HE
Comparison of Different Methods for Nonlinear Diffusive Shock Acceleration
我们提供了一个定性和定量的比较不同的方法，旨在解决问题的非线性扩散加速的粒子在冲击。特别是，我们表明，国家的最先进的模型（数值，蒙特卡罗和半分析），即使基于不同的物理假设和实现，对于典型的环境参数导致非常一致的结果，在冲击流体力学，宇宙射线谱和逃逸通量谱和各向异性。每种方法的优点和局限性也进行了讨论，作为一个功能的问题之一要研究。
2010-07-27 astro-ph.HE
Extragalactic cosmic ray self-confinement around sources
大多数超高能宇宙射线起源的模型都依赖于河外发光源的存在。宇宙射线逃逸源所在的星系产生足够大的电流，以证明由这种电流引起的等离子体不稳定性的调查。最有趣的是激发模式，导致产生磁扰动，可能散射粒子，从而阻碍它们的逃逸，或至少改变逃逸宇宙射线的传播模式。我们认为，自我生成的波可能会迫使宇宙射线被限制在源附近的能量$E\lesssim 10^{7} L_{44}^{2/3}$ GeV的低背景磁场（$B_{0}\ll nG$）。对于较大的$B_{0}$值，宇宙射线被限制在能量为$E\lesssim 2\times 10^{8} λ_{10} L_{44}^{1/4} B_{-10}^{1/2}$ GeV的源附近，其中$B_{-10}$是以$0.1$ nG为单位的场，$λ_{10}$是以10 Mpc为单位的相干长度，$L_{44}$是以$10^{44}$ erg/s为单位的源光度。
2015-08-19 astro-ph.HE
Origin of Spectral Hardening of Secondary Cosmic-Ray Nuclei
讨论了在被星际介质（ISM）或星周介质（CSM）包围的超新星遗迹（SNRs）中，由碳、氮、氧等初级宇宙线核在激波加速后的散射所产生的次级宇宙线核（如锂、铍、硼）的加速和逃逸。我们考虑到CR粒子从SNR冲击中的能量依赖性逃逸，这是由SNR的γ射线观测所支持的，以计算初级和次级CR核逃逸到周围介质中的光谱。我们发现，如果SNR被具有风状密度分布的CSM包围（即，$n_{\rm CSM}\propto r^{-2}$），逃逸次级核的光谱比逃逸初级核的光谱硬，而如果SNR被均匀ISM包围，逃逸次级核的光谱总是比逃逸初级核的光谱软。利用这一结果，我们表明，如果有一个过去的超新星周围的一个密集的风一样的CSM（$\sim 2.5\times 10^{-3}M_{\odot}~{\rm yr}^{-1}$）发生在$\sim 1.6\times 10^5~{\rm yr}$前在$\sim 1.6~{\rm kpc}$的距离，我们可以同时再现光谱硬化的初级和次级CR以上$\sim 200~{\rm GV}$，最近被AMS-02报道。
2021-06-10 astro-ph.HE
Ultra high energy cosmic rays: subluminal and superluminal shocks
用扩散激波加速解释超新星遗迹、活动星系核喷流、伽马射线暴和各种大尺度宇宙结构中的非热粒子加速。在特定的天体物理情况下，通过这种机制获得最高观测粒子能量的重要性是一个反复出现的主题。本文讨论了相对论激波中的激波加速问题，主要集中于对质子加速效率的数值研究，着重讨论了散射模型、体洛伦兹因子和磁场与激波流之间的夹角对加速效率的影响。我们在研究不同激波助推因子的基础上发展了一个扩散宇宙线模型，结果表明活动星系核的能谱与目前观测到的5.7 × 10^10 GeV以上的超高能宇宙射线的符合程度要比伽玛暴好得多，这表明活动星系核是解释超高能宇宙射线辐射通量的主要候选者。最近的费米观测GRB 090816 c表明非常平坦的光谱，这是我们的模型预测和支持的证据，伽玛射线暴粒子谱可以是平坦的，当冲击洛伦兹因子的顺序~1000。
2009-05-27 astro-ph.HE
Could Cosmic Rays Affect Instabilities in the Transition Layer of Nonrelativistic Collisionless Shocks?
在天体物理学冲击和延伸到高能的非热粒子分布之间存在着观测相关性。作为第一步调查这些粒子在微观层面上的冲击可能的反馈，我们进行粒子在细胞（PIC）模拟的一个简化的环境组成的均匀的，相互渗透的等离子体，有和没有一个额外的人口的宇宙射线。我们改变逆流等离子体的相对密度、均匀平行磁场的强度以及宇宙射线中的能量密度。我们比较了早期发展的不稳定的光谱选择配置没有宇宙射线的增长率从线性理论预测，保证系统是很好地代表了PIC技术。在探索的参数空间内，我们没有检测到任何宇宙射线引起的影响的微观不稳定性，管理形成的冲击明确的签名。我们证明，过于粗糙的高能粒子分布可以人为地改变统计噪声，产生扰动种子的不稳定性，这种影响可以通过增加计算粒子的密度来减轻。
2012-01-28 astro-ph.HE
Structure of Cosmic Ray-modified Perpendicular Shocks
宇宙射线在垂直冲击波前的动力学扩散导致电荷非中性，这主要但不完全地被体等离子体通过极化漂移电流屏蔽。流体动力学剪切不稳定性以及极化电流的修正布尼曼不稳定性产生费米型加速所需的湍流。因此，类似于平行激波的情况，在垂直激波中，扩散的宇宙射线产生不稳定的等离子体电流，这些电流反过来激发湍流。这使得冲击波-宇宙射线系统的自洽演化成为可能。在修正的布尼曼不稳定性的动力学机制中，电子可能在宇宙线前体中被加热。
2009-12-09 astro-ph.HE
Ultra-high Energy Cosmic Rays and Neutrinos from Gamma-Ray Bursts, Hypernovae and Galactic Shocks
我回顾伽马射线暴模型（GRB）和观测，并讨论了可能产生的超高能宇宙射线和中微子的标准内部冲击模型和新一代的光球和强子GRB模型，在目前的限制IceCube，俄歇和TA观测。然后，我讨论的模型，已被提出来解释最近的天体物理学PeV中微子观测，包括恒星形成和星爆星系，超新星和星系吸积和合并冲击。
2014-07-21 astro-ph.HE
Particle Acceleration in Advection-Dominated Accretion Disks with Shocks: Green's Function Energy Distribution
描述对流为主的吸积盘中的相对论粒子的加速度的分布函数进行了分析，使用的传输形式主义，包括一阶费米加速，平流，空间扩散，并通过磁盘的上下表面的粒子逃逸。当盘中存在离心支撑的激波时，激波附近发生的集中粒子加速将吸积气体的结合能的很大一部分引导到相对论粒子中。这些高能粒子垂直扩散通过盘和逃逸，带走能量和熵，并允许剩余的气体吸积。盘/冲击系统的动力学结构计算自洽使用的模型，作者以前开发的成功占生产的观察到的相对论性外流（喷流）在M87和\SgrA。这就保证了能量被逃逸的相对论粒子从圆盘带走的速率等于能量守恒所要求的激波位置处径向能通量的下降。我们调查的平流，扩散和加速粒子分布的影响，通过计算非热格林函数，它显示了一个相对平坦的幂律尾巴在高能量。我们还得到了逃逸粒子的能量分布，并讨论了逃逸粒子产生的可观测的次级辐射的光谱。
2009-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Collisionless shocks in partly ionized plasma with cosmic rays: microphysics of non-thermal components
本文讨论了部分电离等离子体中非热成分存在下的天体物理无碰撞激波的一些观测问题和理论模型。快速强无碰撞激波的一个特殊特征是它们能够加速高能粒子，这些高能粒子可以改变激波上游流并形成激波前兆。我们讨论了高能粒子加速和相关的磁场放大和衰减的扩展冲击前兆的冲击线和连续多波长发射光谱的影响。这两个巴尔默型和辐射天体物理冲击的超新星遗迹与部分中性云的相互作用进行了讨论。在审查中描述的定量模型预测了一些可观察到的线状发射功能，可用于揭示的物理状态的物质在冲击前兆和非热过程的冲击的字符。最新进展的伽玛射线观测超新星遗迹的分子云的影响突出。
2013-04-03 astro-ph.HE
NuSTAR Detection of X-rays Concurrent with Gamma Rays in the Nova V5855 Sgr
我们报告的第一次检测到硬（>10千电子伏）X射线发射的同时，伽马射线的新星爆发。在爆发的第12天，NuSTAR卫星对新星V5855 Sgr进行了观测，发现了微弱的、高度吸收的热X射线。朝向X射线发射区的极端等效氢柱密度（~3 x 10 $^{24}$ cm $^{-2}$）表明，产生X射线的激波深深地嵌入新星喷出物中。X射线光谱的斜率有利于大部分发射的热起源，并且在冲击区域中的温度的约束表明冲击速度与从光谱学推断的喷出物速度兼容。虽然我们没有声称检测到非热X射线，但数据不允许我们排除在20 keV以上能量处占主导地位的额外的较暗分量，我们获得了上限。热X射线的推断光度太低，与伽马射线的光度不一致，如果两者都是由相同的冲击下，关于非热粒子加速的效率和冲击气体的温度分布的标准假设供电。
2018-12-31 astro-ph.HE
Optical to X-rays supernovae light curves following shock breakout through a thick wind
最近的超新星（SNe）观测激发了新的兴趣，SN冲击爆发的恒星周围的厚风。在这样的事件中，与风的相互作用为观测到的光度提供了动力，预测包括可观测到的硬X射线。一天或更长时间尺度的风爆发目前最有可能被探测到。在这里，我们研究这些事件之后的信号。我们从辐射介导冲击的爆发开始，发现由于可能偏离热平衡，爆发温度可以从一个事件到另一个事件显著变化（$10^4 - 5 \times 10^6$ K）。一般而言，爆发脉冲持续时间较长的事件$t_{bo}$较软。我们通过辐射介导的激波爆发后形成的无碰撞激波的演化来跟踪观察到的辐射。我们限制的碰撞冲击演化的情况下，突破本身是在热平衡，峰值在光学/紫外线的研究。在这些情况下，断裂后发射包含两种光谱成分-软（光学/UV）和硬（X射线和可能的软$γ$射线）。就在爆发脉冲之后，X射线被强烈抑制，它们只携带总亮度的一小部分。硬组分变得更硬，随后其光度迅速上升，在$\sim 10-50 \,t_{bo}$中占据主导地位。峰值光学/UV与峰值X射线光度的比率主要取决于爆发时间。就X射线和软伽马射线探测的前景而言，最好在爆炸后100-500天进行观察，爆发时间在一周到一个月之间。
2012-10-30 astro-ph.HE
A filamentation instability for streaming cosmic-rays
我们证明了宇宙射线由于自身产生的磁场而在超新星遗迹激波的前兆中形成了类似的结构。宇宙线的折射导致长波长不稳定性的增长，自然地将小尺度上的快速非线性放大耦合到更大的长度尺度上。混合磁流体动力学-粒子模拟进行确认的效果。由此产生的大尺度磁场可能会促进高能宇宙射线的散射，这是在超新星遗迹冲击波中加速宇宙射线谱中超过膝盖的质子所必需的。在激波上游很远的地方形成的丝状体也可能有助于宇宙射线从加速器中逃逸。
2011-09-26 astro-ph.HE
Cosmic Ray Acceleration by Relativistic Shocks: Limits and Estimates
我们研究的能量限制，宇宙射线可以加速相对论冲击，表明轻离子的加速高达100 EeV是不可能的。我们估计的含义是，如果超高能宇宙射线被冲击加速，那么这些冲击可能不是相对论性的。
2017-09-22 astro-ph.HE
Acceleration of Cosmic Rays in Supernova Shocks: elemental selectivity of the injection mechanism
对银河系宇宙射线的精确测量揭示了质子和氦离子的刚性光谱指数之间的显着差异。这一发现与普遍接受的理论预测形成了鲜明的对比，该理论预测认为超新星遗迹（SNR）冲击加速质子和氦离子具有相同的刚性。大多数早期的解释“悖论”呼吁SNR的环境因素，如不均匀的$p$ /He混合的冲击上游介质，可变的电离状态的He，或多SNR的观测光谱的起源。然而，最新的观察结果与其中大多数人的观点相矛盾。在本文中，我们通过自洽混合模拟表明，这种特殊的条件是不重要的宇宙线刚性谱的解释。特别是，我们的模拟证明，SNR冲击可以修改加速宇宙射线的化学成分，优先提取它们从均匀的背景等离子体没有额外的，很大程度上是不可检验的假设。我们的研究结果证实了早期的理论预测，如何注入效率取决于冲击马赫数$M.$它的增加与电荷质量比饱和的水平，增长与$M.$我们卷积的质子和氦离子的时间依赖性的注入率，从模拟中获得的，在SNR的有效寿命减少冲击强度。$p$ /He比值的综合SNR刚性谱与AMS-02和PAMELA数据比较良好。
2019-01-17 astro-ph.HE
Acceleration of cosmic rays by double shock waves in galaxy clusters: application to radio relics
上下文星系团中的射电遗迹是验证经典扩散激波加速度（DSA）模型适用性的良好实验室。这种验证的必要性源于与X射线观测相比，射电观测产生的冲击特性不一致。目标。在这篇文章中，我们的目标是探索如何在附近的遗迹的第二次冲击的存在修改加速电子的光谱和破译所涉及的参数可以有一个显着的影响，它们的形状。方法.我们解析地研究了宇宙射线在两个定常激波中的DSA，目的是研究分布函数的变化。后者最终导致光谱斜率偏差，在不同的观测和模拟中可见，这似乎不能用宇宙射线与单个冲击波相互作用的情况来解释。结果我们得到一个复杂的分布函数$f(x,p)$取决于许多参数（两个冲击之间的距离，压缩比，空间扩散系数，注入值，等等）。该函数揭示了由于两个冲击中的耦合加速度而发生的修改。显然，粒子谱与纯幂律的偏差取决于几个参数，如$Q_{1}/Q_{2} $、$κ_{1}/κ_{2} $、$r_{1}/r_{2} $和$L$。虽然我们没有验证这个想法，以一个特定的集群作为一个例子，我们展示了一个潜在的原因，频谱干扰的射电遗迹。一般来说，我们的研究结果似乎与文献中的结果，当冲击之间的距离是无线电遗物和$κ_{1}/κ_{2} \propto 3$的宽度的顺序。
2021-02-26 astro-ph.HE
Non-linear Diffusive Shock Acceleration of Cosmic Rays -- Quasi-thermal and Non-thermal Particle Distributions
该研究利用半解析Blasi非线性DSA模型，从κ型准热分布出发计算质子与电子的非热能谱，并改进子激波跃变、电子加热、磁场不稳定性及逃逸与损失修正。
2023-09-15 astro-ph.HE
Exploring the role of accretion shocks in galaxy clusters as sources of ultrahigh-energy cosmic rays
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA, CNEA-CONICET-UNSAM)（探测与天体粒子技术研究所）；Centro Atómico Constituyentes（孔斯蒂图延特斯原子中心）；Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA)（天体物理学与空间物理研究所）
研究银河团吸积激波作为极高能宇宙射线源的可能性，通过拟合观测数据确定模型参数，探讨其在解释宇宙射线通量中的作用。
2026-01-26 astro-ph.HE
The Propagation of Cosmic Rays from the Galactic Wind Termination Shock: Back to the Galaxy?
尽管存在着几种关于宇宙射线起源于光谱“膝盖”和“脚踝”之间区域的理论，但这个问题仍然没有解决。各种观测表明，从银河系到河外源的过渡发生在这个能量范围内。在这项工作中，我们研究是否最终形成一个终止冲击银河系以外的银河系风可以作为一个可能的来源，在感兴趣的区域所观察到的流量。Bustard等人（2017）先前的工作估计，粒子可以被加速到“膝盖”以上的能量，高达$R_\mathrm{max} = 10^{16}$ eV，参数来自银河系风模型（Everett等人2017）。剩下的问题是加速的宇宙射线是否能传播回银河系。为了回答这个关键问题，我们模拟的宇宙射线的传播使用低能量扩展的CRPropa框架，通过随机微分方程的输运方程的解决方案的基础上。该设置包括所有相关过程，包括三维各向异性空间扩散，平流和相应的绝热冷却。我们发现，假设现实的冲击演化参数，一个可能的银河系终止冲击可以显着贡献的能量预算在“膝盖”区域及以上。我们估计由此产生的中微子通量，并发现它们低于IceCube的测量值和KM3NeT的限制。
2018-04-23 astro-ph.HE
X-Rays from Supernova Shocks in Dense Mass Loss
IIn型和相关的超新星显示了与致密的星周介质相互作用的证据，该介质产生了大部分超新星的光度。从冲击加热气体的X射线发射是至关重要的相互作用的能量学，并可以提供诊断的冲击相互作用。假设冲击波位于风中的光学深度tau_w \la c/v_s（其中c是光速，v_s是冲击波速度），则预计会出现粘性冲击，将气体加热到高温。对于τ_w \ga 1，激波处于冷却状态;在较高的密度和激波速度下，逆康普顿冷却占主导地位。尽管τ_w \ga为1，但通过发射区的光学深度为\la 1，使得逆康普顿效应不会引起显著的X射线发射。在较高的冲击波速度下，电子可能达不到与质子的能量均分。当X射线通过冷风向外移动时，较高能量的光子因康普顿降解而丢失。如果韧致辐射占主导地位的冷却和康普顿损失是小的，高能辐射可以完全photochromic震前气体。然而，热区域的逆康普顿冷却和风中的康普顿退化降低了电离通量，使得不能获得完全的光电离，并且风的光吸收进一步降低了逃逸的X射线通量。我们推测，这些效应的结合导致了低观测到的X射线通量从光学发光SN 2006 gy。
2012-02-07 astro-ph.HE
On the acceleration of cosmic rays at the post-adiabatic shocks of supernova remnants
INAF - Osservatorio Astronomico di Palermo（意大利国家天体物理研究所巴勒莫天文台）；Institute for Applied Problems in Mechanics and Mathematics, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院应用力学与数学问题研究所）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Institute of Physics and Astronomy, University of Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania（意大利国家天体物理研究所卡塔尼亚天文台）
研究超新星残骸在非绝热激波阶段加速宇宙射线的机制及观测证据
2026-03-22 astro-ph.HE
Kinetic simulations of turbulent magnetic-field growth by streaming cosmic rays
宇宙射线的有效加速（通过扩散激波加速的机制）需要激波上游区域的湍流、放大的磁场。我们提出的多维粒子细胞模拟的结果，旨在观察磁场放大，预计将产生的宇宙射线电流的冲击，上游的星际介质的属性的影响。我们发现，放大场的初始结构和峰值强度对参数的选择有些敏感，但场的增长在所有情况下都以类似的方式饱和：对宇宙射线的反作用导致其静止坐标系分布的改变以及动量向星际介质的净转移，大大削弱了它们的相对漂移，同时也意味着一个修改后的冲击的发展。上游介质变得湍流，密度和速度有明显的空间波动，特别是后者导致适度的上游加热;这种波动也将对激波结构产生强烈的影响。
2009-09-28 astro-ph.HE
Large-scale emission from gamma-ray binaries: the case of LS 5039
Facultad de Ciencias Exactas, UNLP（拉普拉塔国立大学理学院）；Instituto Argentino de Radioastronomía (CCT La Plata, CONICET)（阿根廷射电天文研究所）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究伽马射线双星LS 5039的大规模发射，通过对五种不同演化阶段情景建模，包括气泡和弓形激波情景，研究热与非热发射及逃逸粒子辐射，解释扩展X射线为同步辐射，还给出射电、伽马射线及宇宙射线相关结果，为多波长观测提供指导。
2026-07-20 astro-ph.HE
A Hierarchical Shock Model of Ultra-High-Energy Cosmic Rays
Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University（斯坦福大学卡弗里粒子天体物理与宇宙学研究所）；Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学天文研究所）；Astrophysical Big Bang Laboratory, RIKEN（理化学研究所大爆炸天体物理实验室）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
该研究提出分层冲击模型解释超高能宇宙射线谱，通过模拟冲击产生的能量分布，揭示其与观测结果的一致性，并探讨磁场增强机制及对无线电背景的影响。
2026-02-07 astro-ph.HE
Magnetic Amplification by Magnetized Cosmic Rays in SNR Shocks
超新星遗迹（SNR）激波中同步加速器边缘的X射线观测显示了强磁场放大的证据（上游和下游介质之间的因子约为100）。这种放大可能是由于由激波加速的宇宙射线（CR）驱动的等离子体不稳定性。一个候选者是宇宙射线电流驱动（CRCD）不稳定性（Bell 2004），由大拉莫尔半径CR的电流平行于上游磁场传播引起。粒子模拟（PIC）表明，在银河系信噪比中，放大场对CR的反作用将限制这种不稳定性的放大因子小于10。在本文中，我们研究的可能性进一步放大驱动附近的冲击“磁化”的CR，其拉莫尔半径小于长度尺度的字段，以前被放大的CRCD不稳定性。我们发现，额外的放大可以发生由于一个新的不稳定性，驱动的CR电流垂直的领域，我们称之为“垂直电流驱动的不稳定性”（PCDI）。我们推导出这种不稳定性的增长率，并使用PIC模拟，研究其非线性演化和饱和。我们发现，PCDI增加了现场的放大（放大因子高达~45，不包括冲击压缩），并讨论其观测签名。我们的研究结果加强了CR驱动SNR冲击中观察到的磁场放大的重要部分的想法。
2009-12-26 astro-ph.HE
Propagation of ultra-high-energy cosmic rays in the magnetized cosmic web
望远镜阵列（TA）实验报告了一个高浓度的超高能宇宙射线（UHECR）事件，称为热点，但其起源仍然没有解决。其中一个障碍是TA火锅背后没有可能是源头的天体。为了理解TA热点的起源，我们提出了一个基于磁化宇宙网结构的模型。UHECR是从室女星系团的源产生的，最初被星系团磁场限制了一段时间。其次，其中一些优先逃逸到和沿丝繁殖。最终，它们被丝状磁场散射，来到我们这里。为了检验该模型，我们采用了一些宇宙磁场的模型，跟踪了UHE质子在具有簇、丝和空隙的模拟宇宙中的传播轨迹。在这项研究中，我们提出了一些初步的结果，如颗粒之间的比例直接逃离集群的空隙和颗粒逃离集群的细丝。我们还讨论了我们的模型的可行性的起源热点通过检查的轨迹UHE质子。
2019-09-05 astro-ph.HE
A Hierarchical Framework for explaining the Cosmic Ray Spectrum using Diffusive Shock Acceleration
本文提出一个分层扩散激波加速框架，用超新星遗迹、银河风终止激波和星系际吸积激波逐级加速解释从GeV到百EeV的整个宇宙线能谱，并给出关于成分和观测效应的预言。
2023-09-17 astro-ph.HE
Two-Step Acceleration Model of Cosmic Rays at Middle-Aged SNR
最近对中年超新星遗迹的伽马射线观测揭示了一个神秘的破幂律谱。利用三维磁流体动力学模拟，我们表明，超新星爆炸波和星际云之间的相互作用形成的热不稳定性产生多个反射冲击。反射激波的典型马赫数为M ~ 2，这取决于云与云之间的密度差。这些次级冲击波可以进一步激发最初在爆炸波冲击波中加速的宇宙射线粒子。这种“两步”加速方案再现了观测到的伽马射线谱，并预测了高能谱指数约为3至4。
2010-10-04 astro-ph.HE
Gamma rays from a reverse shock with turbulent magnetic fields in GRB 180720B
研究通过GRB 180720B早期光学与GeV辐射及偏振转变，证明其来自低磁化抛射物中具有湍流磁场的反向激波同步与逆康普顿辐射。
2023-10-06 astro-ph.HE
Detectability of 100 TeV Gamma Rays from PeV Cosmic Rays Accelerated in the Early Phase of a Supernova Shock Wave
Nagoya University（名古屋大学）；Konan University（神户学院大学）；Université Montpellier, CNRS/IN2P3（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织）
本文通过计算II-P型超新星早期激波穿越致密星周物质时产生的100 TeV伽马射线通量，评估了CTA望远镜探测PeV宇宙射线加速的可行性，发现对邻近超新星进行50小时观测可探测至约4 Mpc距离。
2026-09-17 astro-ph.HE
Diffuse Galactic Gamma Rays from Shock-Accelerated Cosmic Rays
激波加速粒子通量\propto p^-s，其中p是粒子动量，这是从简单的理论考虑得出的，即在非相对论性激波下宇宙射线加速，然后依赖于刚性逃逸到星系晕中。当考虑核生产模型的不确定性时，s ~ 2.8的冲击加速宇宙射线质子通量提供了对高纬度和分子云气体的费米-LAT伽马射线发射谱的充分拟合。Neronov，Semikoz，& Taylor（PRL，108，051105，2012）在拟合高纬度分子云的伽马射线谱时声称宇宙射线质子谱的断裂是使用由动能的幂律描述的宇宙射线质子通量的结果。
2012-08-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Particle acceleration in galactic wind bubbles
风在星系中无处不在，通常具有气泡结构。这些风泡的特征是外部前向激波在周围介质中膨胀，风终止激波将冷快速风与热激波分离。虽然前向激波在很长一段时间内不能有效地加速粒子，但在风终止激波处可能存在有效加速的必要条件。我们开发了一个模型，粒子加速在终端冲击这样的泡沫分析的后果，不同的可能的引擎供电风。最后，我们探讨了银河风的多信使潜力逃逸宇宙射线和高能伽马射线和中微子产生的强子相互作用。
2022-05-12 astro-ph.HE
Irradiated shocks in the W28 A2 massive star-forming region: a site for cosmic rays acceleration?
大质量恒星的形成从许多角度来看在星系中起着至关重要的作用。原恒星产生强烈的紫外线辐射场，电离其周围环境，并以喷流和双极外流的形式在邻近介质中驱动强大的冲击波，其结构可部分由局部强磁场组织。这种喷射活动局部地改变了星际化学，有助于物质的循环。它还显著参与星系的能量平衡。在大质量恒星形成的后期阶段，原恒星被一个超致密的HII区域所包围，并辐射出其双极外流，其中固有的强磁场结构与通常的高密度相关联。在HII区域或双极流出中，强磁场、物质的显着电离和大量可用的机械能的同时存在，可以提出原位宇宙射线加速的问题。在这篇文章中，我们将只总结我们基于APEX，IRAM 30 m和Herschel望远镜的观测，对W28 A2大质量恒星形成区的潜在原位宇宙射线加速辐射激波的研究结果，并在Gusdorf等人的论文中提出。最近提交给A&A。
2015-03-23 astro-ph.HE
