Cosmic Ray Electrons, Positrons and the Synchrotron emission of the Galaxy: consistent analysis and implications
本文用DRAGON程序对银河系的宇宙线电子、正电子谱和漫同步辐射进行了多道分析。本研究的目的是探讨星际电子源的频谱下降到E ~ 1 GeV和约束的几个传播参数。我们发现，超过4 GeV的电子源谱是兼容的指数-2.5的幂律。而在4 GeV以下，它必须被显著抑制，总的轻子谱由次级粒子主导。低于几个GeV的正电子谱和分数测量一致地再现只有在低再加速模型。我们还使用三个独立的（在两种情况下，原始的）参数来约束宇宙线分布的标度高度zt，表明z_t < 2 kpc的值被排除在外。这一结果可能对粒子暗物质的搜索有很强的意义。
2013-03-25 astro-ph.HE
Probing IC/CMB Interpretation for the X-ray knots of AGN through VHE observations
本研究针对活动星系核千秒差距喷流的硬X射线辐射，通过解析方法估算IC/CMB模型参数并外推至甚高能波段，预测了18个X射线结的VHE伽马射线辐射，以供CTAO观测检验。
2023-07-04 astro-ph.HE
Probing the pulsar population of Terzan 5 via spectral modeling
泰山5号是唯一一个被高能立体观测系统以极高能量探测到的银河系球状星团。它有一个出乎意料的不对称的非常高的能量形态，是从集群中心偏移，除了一个大规模的，偏移的无线电结构和紧凑的扩散X射线发射与这个集群。我们提出了新的数据从费米大面积望远镜在这个来源。我们模型更新的宽带光谱能量分布，这归因于从人口的嵌入式毫秒恒星的累积脉冲发射，以及从他们的轻子风与周围的磁场和软光子场的相互作用的非脉冲发射。特别是，我们的模型调用非脉冲同步加速器和逆康普顿组件来模拟无线电和TeV的数据，累积脉冲曲率辐射，以适应费米数据，并解释了硬钱德拉X射线光谱通过一个“新的”累积同步加速器组件从电子-正电子对脉冲星磁层内尚未实现。我们找到合理的光谱拟合合理的模型参数。我们还推导出毫秒脉冲星光度函数的限制，使用漫射X射线数据和钱德拉灵敏度。未来更高质量的光谱和空间数据将有助于区分为宽带发射提出的竞争场景（如暗物质湮灭，白矮星风或强子相互作用）以及约束简并模型参数。
2019-05-24 astro-ph.HE
Probing the Emission Mechanism and Magnetic Field of Neutrino Blazars with Multi-Wavelength Polarization Signatures
耀变体的特征二分量光谱能量分布（SED）可以是轻子和/或强子的起源。高能中微子事件IceCube-170922 A与耀变体TXS~0506+056的潜在关联表明，强子过程可能在耀变体喷流中运行。尽管对这一事件进行了多波长跟踪和广泛的理论建模，但对辐射机制和潜在的磁场强度和配置仍然知之甚少。在本文中，我们考虑具有不同磁场强度和辐射机制的一般轻子和强子耀变体谱模型。我们解析地再现了强子模型中的SED和中微子通量，并预测了它们的X射线到$γ$射线的偏振度。此外，通过考虑偏振相关辐射传输的相对论磁流体动力学（RMHD）模拟，我们研究了质子同步加速器模型在激波场景下的时间相关的多波长偏振变化。我们的结果表明，高能极化度和中微子通量可以联合用于确定X射线和$γ$射线波段的轻子和/或强子耀变体辐射机制，并推断发射区的磁场强度。此外，质子同步加速器模型中的时间多波长偏振特征揭示了blazar发射区的喷流能量组成和磁场的动力学重要性。未来的多波长偏振测量设施，如{ \it IXPE}和{ \it AMEGO}，以及中微子望远镜，如{ \it IceCube}，可以提供前所未有的观测约束，以探测耀变体辐射机制和喷流动力学。
2019-03-05 astro-ph.HE
Probing Thermal Electrons in GRB Afterglows
本文通过求解电子连续性方程并考虑同步辐射等过程，研究GRB余辉中热电子的观测效应，发现热电子会导致多波段谱指数和时间指数非单调变化，并显著提高软硬X射线峰值流量比和时间延迟的上限。
2024-06-11 astro-ph.HE
Probing the Pulsar Wind in the gamma-ray Binary System PSR B1259-63/SS 2883
本文在一个简单的脉冲星风星云模型的框架内，研究了$γ$射线双星PSR B 1259 -63/SS 2883从X射线到甚高能区（$>100$ GeV）的光谱能量分布随轨道相位的变化。发射模型是基于X射线制度的同步辐射过程和逆康普顿散射过程的提升恒星光子从Be星伴星的非常高的能量（100 GeV-TeV）制度。有了这个模型，所观察到的时间行为，原则上，可以用来探测脉冲星风的属性在冲击作为轨道相位的函数。由于加速过程和磁能转化为粒子动能的详细微观物理理论的不确定性，整个轨道的观测X射线数据使用两种不同的方法拟合。
2009-07-22 astro-ph.HE
Studying the Intermittency of Magnetized Interstellar Medium by Synchrotron Polarization Intensity and its Gradient
School of Physics and Electronic Information, Guangxi Minzu University（广西民族大学物理与电子信息学院）；Department of Physics, Xiangtan University（湘潭大学物理系）；Key Laboratory of Stars and Interstellar Medium, Xiangtan University（湘潭大学恒星与星际介质重点实验室）
本文通过同步辐射偏振强度及其梯度研究磁化星际介质的间歇性，发现其受磁化与可压缩性调制，并依赖电子谱指数，SPG可识别精细三维分形结构，协同应用提高探测可靠性。
2026-09-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Gamma-Ray Burst afterglows with the Cherenkov Telescope Array
本文研究了下一代伽马射线天文台CTA对伽马射线暴亚TeV余辉的探测能力，发现高动能或大洛伦兹因子喷流减速进入稠密介质时探测前景更好，且宇宙学短GRB探测前景中等，本地中子星合并对应体在喷流朝向观察者时可被探测。
2023-05-19 astro-ph.HE
Probing the mass composition of primary cosmic rays from the effect of the geomagnetic field on EAS muons: A simulation study
大倾角蒙特卡罗宇宙线簇射的μ子含量分布受地球地磁场的影响。研究发现，正μ子和负μ子分布的形状受到地球地磁场的影响。地球地磁活动与宇宙线（CR）空气簇射μ子之间的这种相关性被发现对初级宇宙线的质量组成很敏感。
2022-05-30 astro-ph.HE
Probing Particle Acceleration through Broadband Early Afterglow Emission of MAGIC Gamma-Ray Burst GRB 190114C
主要大气伽马成像切伦科夫望远镜（MAGIC）探测到GRB 190114 C的伽马射线余辉，它可以约束冲击加热等离子体发射非热发射的微观参数。针对这一事件的早期余辉，我们利用含时程序数值模拟了星周介质为恒定风时的光谱和多波长光变曲线。我们的结果表明，在最高能量的电子加速时间尺度可能小于20倍的回转周期再现GeV的伽玛射线通量和它的光谱指数由{ \it费米}报告。这给出了一个有趣的约束的加速效率为韦伯介导的冲击。我们还限制了非热电子的数量分数$f_{\rm e}$，和热电子的温度。早期的光发射可以用$f_{\rm e} \lesssim 0.01$的热同步辐射来解释。另一方面，X射线光变曲线限制了从质子到热电子的有效能量转移，并且如果热电子的能量分数大于$\sim10$ \%，则需要$f_{\rm e}\sim1$。这些参数约束为用相对论激波研究等离子体物理提供了重要线索。
2020-11-24 astro-ph.HE
Cosmic rays and non-thermal emission in simulated galaxies: III. probing cosmic ray calorimetry with radio spectra and the FIR-radio correlation
星系恒星形成率（SFR）的无干扰估计对于理解高红移宇宙至关重要。为此，近线性，紧密相关的远红外（FIR）和射电光度的恒星形成星系被广泛使用。虽然FIR与大质量恒星的形成有关，也会产生冲击加速宇宙射线（CR）电子和无线电同步辐射，但仍然缺乏对潜在物理学的详细了解。因此，我们进行三维磁流体动力学（MHD）模拟孤立星系的晕质量和SFRs的范围很广，使用移动网格代码AREPO，并发展CR质子能量密度自洽。在后处理中，我们计算了强子CR质子与星际介质相互作用产生的初级CR电子、冲击加速CR电子和次级CR电子的稳态谱。由此产生的总的无线电光度与所观察到的远红外区的光度，并占主导地位的初级CR电子，如果我们考虑各向异性CR扩散。在星爆中，二次辐射的贡献增加到30%，这是由较大的韧致辐射和库仑损失所补偿的。CR电子处于量热极限，并且通过与星光和宇宙微波背景（CMB）光子的逆康普顿相互作用而损失大部分能量，而较少的能量被转换为同步辐射。这意味着陡峭的稳态同步辐射光谱在星爆。有趣的是，我们发现，热自由-自由发射硬化的总无线电频谱在高射频和调和量热理论与观测，而自由-自由吸收解释了观察到的低频率平坦化的中心地区的恒星爆发。
2021-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-ray and Synchrotron Radiation from Dark Matter annihilations in Ultra-faint Dwarf Galaxies
适用于超暗矮星系（UFD）的非常大（100-1000）的质光比意味着高浓度的暗物质，从而使它们成为暗物质间接特征的理想剧院。在本文中，我们考虑了14个最近发现的UFD和研究从他们发出的电磁辐射在很宽的范围内，从伽马射线下降到射频。我们分析了高能γ射线和射电通量在GMRT和VLA的费米LAT数据，以获得湮灭截面的上限$\langleσv\rangle$在一个模型无关的方式。我们进一步讨论了平方公里阵列射电望远镜探测上述UFD的同步辐射的灵敏度。我们还研究了上述上限对各种天体物理参数测定中的不确定度的依赖性。
2021-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
A new insight into the innermost jet regions: probing extreme jet variability with LOFT
Blazar是一种高度可变的源，其时间尺度可以低至几分钟。这就是高能峰值BL Lac（HBL）天体的情况，它在X射线中表现出很强的可变性，这与TeV发射高度相关。这种相关性的程度仍然存在争议，特别是当燃烧活动被跟踪到非常短的时间尺度时。这种相关性可能会挑战同步加速器自康普顿方案，其中一个相对论性电子种群主导了整个辐射输出。我们认为，LOFT大面积探测器（10 m $^2$，LAD），由于其前所未有的定时能力，将使我们能够检测X射线对应物（2-50 keV）的非常快的变化观察到TeV的能量，shedding光的性质的X-TeV连接。我们将讨论PKS 2155-304的测试用例，表明有可能寻找在非常短的时间尺度上发生的任何X射线变化，迄今为止从未探索过。这将对多区方案中任何额外电子群体的大小和位置施加强约束。从这个角度来看，LOFT和CTA天文台计划在同一时间段内运行，将使我们能够深入研究X射线和TeV排放之间的联系。我们还讨论了LOFT在测量HBLs中同步辐射光谱的光谱曲率变化方面的潜力，这将使直接研究高能电子的加速机制成为可能。LOFT定时能力在研究具有通量$\ge 1$ mCrab的平谱射电类星体（FSRQ）中也将是有希望的。高能量发射的位置的限制将通过秒时间尺度上的时间调查和分钟时间尺度上的光谱趋势分析给出。这代表了与CTA的进一步联系，因为最近在一些FSRQs中检测到快速（意…
2013-10-25 astro-ph.HE
Hunting Very High-Energy ($>$100 GeV) Emitting High-Synchrotron Peaked Blazars
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Technology Indore（印多尔印度理工学院）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文与天体物理中心）
研究通过Fermi-LAT观测发现92个高能γ射线发射的BL Lac天体，揭示其低红移和强同步辐射特征，为粒子加速和多信使天文研究提供新线索。
2025-12-09 astro-ph.HE
Probing Magnetic Fields of GRB X-ray Flares with Polarization Observations
在伽马射线暴（GRB）之后经常观察到持续在X射线波段的$\sim 100 - 1000$的X射线耀斑。X射线耀斑的物理起源仅仅依靠时间/光谱信息还不清楚。另一方面，由于人们对天文X射线偏振测量的兴趣日益增加，一些偏振仪预计将在几年内发射。本文假设X射线耀斑是相对论球壳的同步辐射，证明了环形磁场发射区X射线耀斑上升段的线偏振度比随机磁场发射区的线偏振度高得多。在耀斑的衰减阶段，偏振度的演化是由发射壳层的曲率效应决定的，这是耀斑喷流场景的一个自然特征。因此，X射线耀斑偏振的测量将为探测发射区磁场的结构提供有用的工具，甚至有助于检验曲率效应。磁位形的信息可以进一步帮助我们了解伽玛暴喷注的性质。
2018-06-16 astro-ph.HE
Synchrotron Polarization in Blazars
我们提出了一个详细的分析的时间和能量依赖的同步辐射偏振签名的冲击喷流模型的伽玛射线耀变体。我们的计算采用了一个完整的三维辐射传输代码，假设整个射流螺旋磁场。该代码考虑同步辐射从一个有序的磁场，并考虑到所有的光旅行时间和其他相关的几何效应，而相关的同步辐射自康普顿和外部康普顿效应的照顾与二维MCFP代码。我们考虑了几种可能的机制，通过这些机制，相对论激波通过喷流传播可能会影响喷流等离子体产生同步加速器和高能耀斑。最合理的是，冲击预计会导致磁场的压缩，增加环向场分量，从而改变受冲击影响的区域中的磁场的方向。我们发现，这样的情况下，导致相关的同步+ SSC耀斑，与同步偏振百分比和位置角的大幅变化。最重要的是，这种情况自然地解释了> 180 °的大PA旋转，正如在几个blazar中观察到的伽马射线耀斑一样，不需要弯曲或螺旋喷流轨迹或其他非轴对称喷流特征。
2014-01-28 astro-ph.HE
Probing shock acceleration in BL Lac jets through X-ray polarimetry: the time-dependent view
极化测量，特别是如果在高能量下扩展，预计将提供重要的洞察力的机制，相对论性粒子的加速射流。在以前的工作中，我们已经表明，由高能电子产生的同步加速器X射线发射的偏振由温和的相对论冲击加速进行重要的印记的几何形状和结构的磁场在下游区域。在这里，我们提出了我们的分析扩展到非平稳的情况下，特别适合于模拟高能量发射BL Lacs的高度可变的发射。我们预计在硬/中X射线波段有一个大的（$Π\approx 40\%$），几乎与时间无关的偏振度，这一预测很快就可以用即将到来的任务{ \it IXPE}进行检验。其他波段的情况，特别是光学波段的情况更为复杂。在耀斑的发展过程中，观测到光学偏振度的单调减小。在后期阶段，$Π$达到零，然后开始增加，在后期恢复大值。通过偏振角旋转$90$度标记$Π=0$的时刻。然而，在光学频率下，可能不止一个区域对观察到的发射有贡献，这可能使得难以检测预测的行为。
2020-08-12 astro-ph.HE
Polarization of radiation of electrons in highly turbulent magnetic fields
研究了电子在高度湍流的各向异性磁场中产生的抖动和同步辐射的偏振特性。净极化由磁场的几何形状提供，其方向平行于某个平面。这种情况可能出现在相对论激波中，在磁场通过所谓的韦伯不稳定性放大的过程中。虽然抖动辐射的偏振特性允许提取关于湍流光谱以及磁场几何形状的直接信息，但是同步辐射的偏振反映了磁场在其强度上的分布。对于各向同性分布的单能电子，我们发现同步辐射的偏振度大于抖动辐射的偏振度。对于电子能量的幂律分布，同步加速器的偏振度与抖动辐射之间的关系取决于该分布的光谱指数。
2016-07-06 astro-ph.HE
Discovery of Kolmogorov-like Magnetic Energy Spectrum in Tycho's Supernova Remnant by Two-point Correlations of Synchrotron Intensity
通过对同步辐射强度的空间两点关联函数的分析，可以得到超新星遗迹中磁能的谱斜率。这种方法最初是为分析扩散星际介质中的磁场结构而发展起来的，并且在发射区的几何形状简单且已知时应用。在本文中，应用这种相关分析第谷的SNR，同步辐射区是已知的球壳，我们发现，磁能谱显示柯尔莫哥洛夫样标度。我们的结果可以解释湍流下游的冲击波阵面通过Richtmyer-Meshkov不稳定性或放大上游磁场诱导的宇宙射线。它们可以通过未来的观测与亚角秒分辨率，如平方公里阵列。
2018-07-26 astro-ph.HE
Synchrotron and inverse-Compton emission from blazar jets - II. An accelerating jet model with a geometry set by observations of M87
在本文中，我们发展了Potter & Cotter（2012）的喷流模型，包括一个由磁主导的加速抛物面基底过渡到一个缓慢减速的锥形喷流，其几何形状由最近的M87射电观测确定。我们保存相对论能量动量和粒子数沿射流和计算所观察到的同步辐射从射流通过计算综合视线同步不透明度通过射流在其余帧的每一部分的等离子体。通过变换到等离子体沿喷流的静止坐标系中，计算了同步加速器、CMB、吸积盘、星光、宽线区、尘埃环和窄线区光子的逆康普顿辐射。我们适合我们的模型，同时多波长观测的康普顿占主导地位的FSRQ型blazar PKS 0227 -369，与射流几何设置M87和加速散装洛伦兹因子符合模拟和理论。我们调查模型中，射流进入均分在不同的距离沿射流和均分保持通过转换的喷射体动能到粒子加速度。我们发现，喷流必须仍然是磁占主导地位的BLR内，不能均分，由于严重的辐射能量损失。如果喷流在BLR之外的尘埃环（1.5pc）或更远的距离（34 pc）内达到均分，该模型与观测结果（包括无线电数据）非常吻合。我们发现，我们的适合，其中射流进入均分最远沿射流，其中有一个喷流的几何形状的M87缩放线性与黑洞质量，有一个推断的黑洞质量接近以前的估计。这意味着PKS 0227的喷流可以用与M87相同的喷流几何形状来描述。
2012-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
SSC Radiation in the ICMART Model: Spectral Simulations and Application to the Record-Breaking GRB 221009A
Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天体物理研究院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）
本文基于ICMART模型研究SSC辐射的谱特性，并应用于GRB 221009A，发现σ₀与Y正相关，且能解释高能观测结果。
2025-12-30 astro-ph.HE
Probing the disk-jet coupling in M87
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Goethe Universität（歌德大学）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University College London（伦敦大学学院）
通过三维GRMHD模拟和热非热粒子发射，研究M87中盘-喷流耦合及频率依赖性环尺寸变化。
2025-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Probing Cosmic-Ray Ion Acceleration with Radio-Submm and Gamma-Ray Emission from Interaction-Powered Supernovae
某些超新星（SNe）的光学和近红外辐射，包括IIn型和可能的超亮SNe，可能是由SN喷出物和致密的星周物质（CSM）之间的碰撞提供动力。我们认为，CSM质量和半径的范围内，可以形成无碰撞冲击，允许有效的宇宙射线（CR）加速。我们发现，PP碰撞这些新加速的CR和CSM之间的导致不仅伽马射线，但也次级电子和正电子辐射同步辐射光子的高频无线电波段。我们的估计意味着，各种设施，包括Jansky甚大阵列（VLA）和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）可能会观察到这样的SNe在Gpc距离的后续观测在几个月到几年，虽然检测能力强烈依赖于CSM密度以及观测频率。检测到这个信号将在早期为我们提供CR加速的独特探针，即使没有检测到，也会对CR离子加速的可能性产生有趣的限制。根据我们以前的工作，我们还表明，GeV的伽马射线可以逃脱系统没有严重的衰减，鼓励与费米点源和堆叠分析。我们提供的食谱诊断相互作用供电SN的情况下，多信使（中微子和伽马射线）的意见。
2014-02-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
CHANG-ES VI: Probing Supernova Energy Deposition in Spiral Galaxies Through Multi-Wavelength Relationships
一个星系如何将其SNe能量调节到不同的星际/环星系介质成分中，强烈影响着星系的演化。基于JVLA D组态C波段（6 GHz）和L波段（1.6 GHz）连续谱观测，对CHANG-ES星系的多波长特性进行了统计分析。高质量的JVLA数据和边缘方向使我们能够第一次将晕纳入完整的无线电通量限制样本的能量预算中。我们发现$L_{\rm radio}$与基于中红外的SFR紧密相关。我们的$I_{\rm 1.6GHz}/{\rm W~Hz^{-1}}-{\rm SFR}$关系的归一化是$\sim$的2-3倍的正面星系，可能是在高倾角的增强红外消光的结果。我们还发现$L_{\rm radio}$和SNe能量注入率$\dot{E}_{\rm SN(Ia+CC)}$之间的紧密相关性，表明通过同步辐射连续谱的能量损失占$\sim0.1\%$的$\dot{E}_{\rm SN}$，相当于CR电子中所含的能量。综合C-到-L-波段光谱指数是$α\sim0.5-1.1$的非活动星系核星系，表明由扩散同步加速器组件的优势。低散射$L_{\rm radio}-{\rm SFR}$ / $L_{\rm radio}-\dot{E}_{\rm SN (Ia+CC)}$关系在L波段的$\sim2~σ$处具有超线性对数斜率（$1.132\pm0.067$ / $1.175\pm0.102$），而在C波段（$1.057\p…
2015-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Infrared timing with SPICA: Probing the formation of stellar-mass compact object jets in real-time
在许多方面，时间域仍然是天文学研究中探索最少的参数空间。本文的目的是鼓励SPICA社区考虑快速红外定时观测的潜力。所考虑的具体例子是致密吸积物体中相对论性喷流的可变发射，其形成和动力机制我们仍然不了解。红外观测有可能使我们对吸积恒星质量黑洞和中子星中喷流形成所需的条件有基本的了解。这是因为粒子加速被认为是磁驱动的，并且光学薄和自吸收射流同步辐射之间的光谱转换位于红外线中。我们回顾最近的观察显示，我们有能力测量的关键物理参数的射流，其时间依赖于快速变化的条件下的吸积流周围的黑洞（在短短几秒钟的时间尺度）。SPICA将提供一个突破，在这一领域，因为它的灵敏度和宽带覆盖范围，我们详细介绍了一个例子SPICA观察短（几十毫秒）的时间尺度。我们相信，SPICA有可能对时域科学产生重大影响，我们讨论了一些技术要求，这将使之成为可能。
2013-10-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
