Cosmic Ray Small Scale Anisotropies in Slab Turbulence
在宇宙线输运的标准图像中，带电宇宙射线通过湍流磁场的传播被描述为宇宙射线在磁场湍流上散射的随机行走。这与高度各向同性的宇宙射线到达方向非常一致，因为这种扩散过程有效地使宇宙射线分布各向同性。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经观察到了从各向同性到非常小的角尺度的显着偏差。这与宇宙射线传播的标准图像有很大的矛盾。虽然大尺度多极子自然出现，例如由于地球相对于各向同性宇宙射线分布的运动，但没有直观的机制来解释在较小角度尺度下观察到的各向异性。通过放松准线性理论的标准假设之一，并明确地处理来自不同方向的宇宙射线通量之间的相关性，我们表明，粒子通过湍流磁场传播也可以预期更高的多极。我们提出了第一个分析计算的角功率谱假设的物理动机模型的磁场湍流，并找到良好的协议与数值模拟。
2021-07-07 astro-ph.HE
Large- and Medium-Scale Anisotropies in the Arrival Directions of Cosmic Rays observed with KASCADE-Grande
本文研究了由KASCADE-Grande空气簇射实验观测到的宇宙射线到达方向的各向异性。该分析基于约2370万个事件的公共数据，重建的初级能量超过1 PeV。我们采用了一种新的最大似然重建方法的宇宙射线各向异性，弥补虚假的各向异性引起的本地检测器的影响。我们没有发现大规模的偶极子各向异性的数据，与官方的结果一致的基础上，传统的东西导数方法的证据。另一方面，一个中位能量为33 PeV的宇宙射线子集显示了一个角直径为40度的中等尺度特征的强有力证据。在考虑到别处效应后，该中等尺度特征的试验后显著性为4 $σ$水平。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Anisotropies and Origins of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
冰立方每年探测到超过10万个能量在GeV到PeV之间的中微子。其中，我们已经分离出了高能宇宙中微子流。我将讨论仪器，数据的分析，宇宙中微子发现的意义，以及最近的多信使观测一个耀斑TeV耀变体与冰立方中微子警报IC 170922巧合。
2018-10-04 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic ray propagation in the interstellar magnetic fields
TeV-PeV宇宙射线（CR）在银河系中的传播可以描述为一个扩散过程。我们在这里讨论两个影响，具有重要的观测结果，不能预测的扩散近似在其通常的形式。首先，我们提出了一个解释的CR各向异性观察到在小角度尺度上的天空。我们发现，当地的磁场配置内的CR平均自由程从地球自然的结果在CR通量各向异性在小和中等尺度。第二，我们指出，TeV-PeV CR应预期在星际介质中扩散强烈的各向异性的尺度小于最大尺度的空间波动的字段，$\sim 100$ pc。这特别质疑了关于CR在源周围扩散的通常假设。
2014-11-28 astro-ph.HE
Observation of TeV-PeV cosmic ray anisotropy with IceCube, IceTop and AMANDA
在TeV-PeV能量范围内对宇宙线各向异性的研究可以为我们银河系附近宇宙射线的起源和传播提供线索。由于观测到的各向异性非常小，低于千分之一水平，因此需要大的事件体积以足够详细地表征它。在过去的六年里，冰立方天文台已经收集了1500亿次宇宙射线引起的μ子事件。这个大的数据样本使得有可能检测到南半球的各向异性，下降到10 $^{-5}$水平，在初级能量超过10 TeV。所观察到的各向异性不是简单的偶极子，但它可以被描述为由球谐展开的多极分量组成，约为10 $^{\circ}$。在100 TeV以上的宇宙线到达分布的拓扑结构的变化被观察到。收集的数据与空气淋浴阵列IceTop超过300 TeV确认PeV的能量尺度的意见。此外，加上2000年至2007年期间运行的AMANDA中微子望远镜收集的数据，使我们能够搜索观测到的TeV各向异性的时间变化。
2013-08-01 astro-ph.HE
Anisotropies of different mass compositions of cosmic rays
宇宙线核在$\sim 200$ GV以上的光谱硬化和10 T附近的软化、PeV附近的全粒子谱的拐点以及100 TeV附近大尺度各向异性的振幅和相位的变化，表明了银河系宇宙射线起源和输运的复杂性。已经表明，附近的源（S）是最有可能的光谱和各向异性的这种光谱特征的原因。在这项工作中，我们研究了不同质量组成（或质量群）的宇宙射线在这个邻近源模型中的各向异性特征。我们表明，即使来自附近源分量的光谱特征与来自例如，远源的总体，各向异性特征更显着被识别。通过DAMPE和HERD等空间实验以及LHAASO等地面实验对宇宙射线的每种质量成分（组）的各向异性进行测量，预计不久的将来将能够对这一设想进行严格检验。
2019-12-12 astro-ph.HE
Small-Scale Anisotropies of Cosmic Rays from Turbulent Flow
本文在经典对流-扩散框架下证明宇宙线角功率谱直接反映星际湍流，并用柯尔莫哥洛夫谱指数和对流速度弥散近似解释了 IceCube 与 HAWC 在 TeV 能段观测到的小尺度各向异性。
2024-02-26 astro-ph.HE
On the hard $γ$-ray spectrum of the potential PeVatron supernova remnant G106.3+2.7
西藏AS $γ$实验测量了超新星遗迹G106.3+2.7的$γ$射线通量达100 TeV，表明它可能是一个“PeVatron”。当强子方案需要硬质子谱（谱指数为$\approx 1.8$），而{通常的观测和数值模拟更喜欢}软质子谱{（谱指数为$\geq 2$）}时，挑战就出现了。在本文中，我们探讨了另一种方案来解释$γ$射线谱的G106.3+2.7在目前的理解加速和逃逸过程。我们认为宇宙线{粒子}是由贝尔不稳定性驱动的湍流散射的。由此产生的强子$γ$射线谱是新颖的，主要贡献超过10\，TeV的发射，并可以解释奇怪的宽带光谱的G 106.3 +2.7结合轻子发射的残余物。
2021-07-19 astro-ph.HE
Measurements and implications of cosmic ray anisotropies from TeV to trans-EeV energies
最近报告了关于所有能量的宇宙射线角分布的重要观测结果，对十年前对宇宙射线的看法提出了质疑。这些结果连同他们正在进行的解释总结在这篇评论文章中，涵盖了大规模和小规模的各向异性TeV能量的最高的。虽然银河系中的磁场长期以来一直被认为是一个外部数据印记准随机行走的粒子，从而塑造银河宇宙射线的角分布通过诱导的平均密度梯度，信息包含在TeV-PeV的能量范围内的角分布今天出现作为一个有前途的工具来推断局部磁场环境的一些属性。在最高能量下，最近已经通过观测确定了粒子的河外起源。虽然到目前为止还没有发现超高能宇宙射线的离散源，但围绕着附近河外天体的绞索正在收紧，并讨论了一些前景。
2018-08-12 astro-ph.HE
Beyond Fermi-II: Intermittent Particle Acceleration by Relativistic Turbulence in Astrophysical Plasmas
Centre for Space Research, North-West University（西北大学空间研究中心）
STRIPE框架揭示相对论湍流在微夸克星中产生硬幂律高能尾部，挑战传统费米-II模型。
2026-03-10 astro-ph.HE
Cascade Processes of Strong and Weak MHD Turbulence
本研究通过高分辨率模拟揭示强弱湍流在相对论性MHD湍流中的级联特性，并发现其在中子星磁层中的应用意义。
2026-01-13 astro-ph.HE
Magnetic fields and cosmic ray anisotropies at TeV energies
几个宇宙射线观测站提供了TeV-PeV能量的高精度天空图。数据显示，O（0.1%）赤字从北银河系的方向，峰值在10 TeV，然后与其他各向异性在较小的角尺度的能量一起演变。使用玻尔兹曼方程，我们推导出宇宙射线通量的表达式，适合大多数这些功能。各向异性取决于本地星际磁场B_{IS}，在我们附近的平均银河场B_{R}，并对占主导地位的宇宙射线源的分布。我们发现，沿B_{IS}的初始偶极子各向异性可以调制的变化，在全球宇宙线风，偶极子方向的变化将意味着一个给定的半径的相干B_{IS}。我们还表明，中小规模的各向异性可能会出现时，全天空各向异性发现作为磁透镜的湍流。
2014-12-20 astro-ph.HE hep-ph
Turbulent AGN coronae as the origin of diffuse neutrinos up to PeV energies
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（现代天文学和天体物理学教育部重点实验室（南京大学））；Tianfu Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究射电星系冠状体湍流加速机制，探讨其在解释PeV能级扩散中微子贡献中的作用，发现高磁化参数可使中微子能量达到PeV级。
2026-04-26 astro-ph.HE
No longer ballistic, not yet diffusive--the formation of cosmic ray small-scale anisotropies
TeV-PeV宇宙射线的到达方向是非常均匀的，这是由于它们在湍流磁场上的散射使方向各向同性。小的各向异性可以存在于标准的扩散模型，但是，只有在最大的角度尺度。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经发现了从各向同性到小角度尺度的显着偏差。在这里，我们解释了小尺度各向异性的形成，考虑对宇宙射线，得到相关的运输通过相同的实现的湍流磁场。我们认为，小规模的各向异性的形成是反映的特定实现的湍流磁场所经历的宇宙射线之间的早期，弹道制度和后期，扩散制度的时间尺度。我们以两种不同的方式来处理这个问题：首先，我们在合成湍流中运行测试粒子模拟，首次覆盖了具有现实湍流参数的观测的TV刚性。其次，我们扩展了最近推出的混合矩阵方法，并确定了稳态角功率谱。在整个过程中，我们采用静磁，板状湍流。我们发现，在这两种方法在很大范围内的刚性的预测角功率谱之间的良好协议。在未来，测量小尺度的各向异性将是有价值的约束性质的湍流磁场在我们的银河系附近。
2021-11-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic ray transport and anisotropies
我们发现，在~10 TeV的大尺度宇宙线各向异性可以解释由一个修改后的康普顿-得到的旧超新星遗迹的磁化流场的效果。这种方法提出了一个最佳的能量尺度检测的各向异性。两个关键的假设是，传播是基于湍流遵循柯尔莫哥洛夫定律和宇宙射线的相互作用是由运输通过恒星风的爆炸恒星。一个预测是，由于速度场的不完全采样，在较低能量处的振幅较小，并且由于拖尾，在较大能量处的振幅也较小。
2012-06-05 astro-ph.HE
Are IceCube neutrinos unveiling PeV-scale decaying dark matter?
最近IceCube的观测，特别是两个PeV级联伴随着能量在~（30-400）TeV的事件，明显超过大气背景通量，需要天体粒子物理学的解释。虽然一些天体物理加速器模型可以解释当前统计数据中的观测结果，但事件的能量和可能的角分布的有趣特征值得探索替代方案。在这里，我们考虑用几个PeV质量尺度的衰变暗物质来解释数据的可能性，其寿命为10^27 s。我们讨论了这种情况下，包括其独特的能量谱失真的基准$E_ν^{-2}$期望天体物理源，以及特有的各向异性的通用签名。与数据的直接比较显示出与上述特征的良好匹配。我们将进一步讨论这种情况下可能的未来检查。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Magnetically Arrested Disks in Quiescent Black-Hole Binaries: Formation Scenario, Observable Signatures, and Potential PeVatrons
我们建议磁制动盘（MAD）在静止的黑洞（BH）作为起源的多波长发射的双星，并认为这类源可以支配周围的膝盖宇宙射线谱。银河系BH双星在静止状态下的X射线光度远低于爱丁顿光度，因此，在内部区域形成了辐射效率低下的吸积流（RIAF）。RIAF中的强热压力和湍流压力产生外流，这可以产生大规模的极向磁场。这些场被快速入流运动带到BH附近，形成MAD。在MAD内部，非热质子和电子被磁重联自然加速，或者被湍流随机加速。热电子和非热电子通过同步辐射发射宽带光子，这与静态BH X射线双星的光学和X射线数据基本一致。此外，质子被加速到PeV能量，并从这些MAD中扩散逃逸，这可以解释膝盖能量附近的宇宙射线强度。
2021-05-10 astro-ph.HE
Diffusive or Ballistic? Distributions and Spectra of PeV Cosmic Rays around Microquasars
Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；National Institute of Technology, Tomakomai College（国立丰桥技术大学）
研究微类星体周围PeV宇宙射线的扩散与球形传播机制，揭示其能谱特征及可能的磁場放大效应。
2026-01-21 astro-ph.HE
Large-Scale Cosmic-Ray Anisotropy as a Probe of Interstellar Turbulence
我们计算了大规模的宇宙射线（CR）的各向异性预测的范围内的Goldreich-Sridhar（GS）和各向同性模型的星际湍流，并将它们与IceTop数据进行比较。在一般情况下，预测的CR各向异性不是一个纯粹的偶极子;冷点报告在400 TeV和2 PeV的GS模型，其中包含一个光滑的赤字平行传播波和广泛的共振功能是一致的，虽然一些其他的可能性，但尚未被排除。特别是，各向同性的快磁声波湍流可以匹配在高能量的观测，但不能容纳的CR各向异性的形状的能量依赖性。我们的研究结果表明，大规模CR各向异性的改进数据可以提供一个有价值的探测器的属性-特别是功率谱-星际湍流在几十秒差距从地球。
2017-02-06 astro-ph.HE
High-energy cosmic rays from compact galactic star clusters: particle fluxes and anisotropy
研究表明，超新星爆炸波与致密星团中大质量恒星的风相互作用，可能会产生超过$10^{17}$ eV的宇宙射线质子。我们给出了一个简短的描述碰撞冲击流机制，并期待在泛化的扩散~ 100 PeV CR在湍流星系磁场存在于银盘。我们计算了CR各向异性的时间演化，从一个可能的年轻紧凑的大质量星团的分布假设源是间歇性的时间尺度上的几百万年，即，与它们在银河系中的停留时间相当。在我们的模型的范围内，我们确定的银河系/河外部分的高能量CR导致各向异性与观测值一致。我们发现，银河星团可能会贡献相当大的一部分~ 100 PeV的CR没有产生各向异性以上观察到的限制。
2019-06-20 astro-ph.HE physics.space-ph
Modeling Particle Acceleration and MWL Emission of a PeVatron Microquasar V4641 Sgr
本研究提出了一种结合随机湍流粒子加速和多波段辐射建模的物理模型，用于解释V4641 Sgr的高能γ射线发射和多波段辐射特性。
2025-12-02 astro-ph.HE
A New Maximum-Likelihood Technique for Reconstructing Cosmic-Ray Anisotropy at All Angular Scales
TeV-PeV宇宙射线的到达方向显示出微弱但显著的各向异性，相对强度为千分之一。由于各向异性很小，定量研究需要仔细地从观测中分离探测器效应。我们讨论了一个迭代的极大似然重建，同时适合宇宙射线各向异性和探测器接受。该方法不依赖于探测器模拟，并提供了一个最佳的各向异性重建位于中纬度的地基宇宙射线观测站。它特别适合于恢复偶极各向异性，这是一个重要的观测研究宇宙射线在我们的银河系中的扩散。我们还提供了一般的分析方法，恢复大型和小型的各向异性，考虑到系统的影响，地面探测器的观察。
2016-05-18 astro-ph.HE hep-ex
Limits on the ions temperature anisotropy in turbulent intracluster medium
弱碰撞星系团内介质（ICM）中的湍流能够在离子中产生强的热速度各向异性（相对于局部磁场方向），如果粒子的磁矩在没有库仑碰撞的情况下是守恒的。在这种情况下，各向异性压力磁流体动力学（AMHD）湍流显示出非常不同的统计行为，从标准的MHD之一，是无法放大种子磁场，在与以前的宇宙学MHD模拟是成功地解释所观察到的磁场在ICM不一致。另一方面，温度各向异性也可以驱动等离子体不稳定性，这可以放松各向异性。这项工作的目的是比较弛豫率与增长率的各向异性驱动的湍流。我们采用准线性理论来估计离子散射率，由于平行的消防水龙带，镜子，和离子回旋不稳定性，从AMHD模拟的湍流ICM产生的一组等离子体参数。我们发现，ICM湍流只能维持非常接近不稳定性阈值的各向异性水平。我们认为，AMHD模型的边界的各向异性在边缘稳定性水平可以描述的阿尔芬湍流级联的ICM。
2016-05-17 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
The Dipole Anisotropy of Galactic Cosmic Rays
银河系宇宙射线的到达方向在不同的角尺度上表现出千分之一的各向异性。最近对TeV-PeV宇宙射线的观测表明，偶极各向异性具有很强的能量依赖性，在100 TeV附近出现相位翻转。我们认为，这种行为可以很好地理解的各种效应的组合：宇宙射线的各向异性扩散，附近的源的存在下，康普顿-Getting效应从我们的相对运动和地面观测站的重建偏差。
2018-11-20 astro-ph.HE
Cosmic Ray Small-Scale Anisotropies in Quasi-Linear Theory
宇宙射线到达方向的分布是显著的各向同性，这是它们在磁场中反复散射的结果。然而，像IceCube和HAWC这样的高统计观测站已经揭示了在数百TeV的10，000分之一的水平上存在小尺度结构，这在宇宙射线的典型扩散模型中是不期望的。我们跟进的建议，这些小规模的各向异性是宇宙射线流在一个特定的实现的湍流磁场在我们当地的银河系附近的几个散射长度。到目前为止，这一假设主要是通过在湍流磁场中跟踪测试粒子来进行数值研究的。对于第一次，我们提出了一个分析计算，通过微扰的方法，可以预测宇宙射线到达方向的角功率谱为一个给定的湍流模型。我们说明了这种方法的一个简单的，各向同性的湍流模型，我们发现显着的协议与数值研究的结果。
2019-11-28 astro-ph.HE hep-ph
Ultra High Energy Neutrino Event KM3-230213A as a Signal of Electroweak Vacuum Turbulence in Merging Black Hole Binaries
针对 KM3-230213A 极高能中微子事件，提出双黑洞并合通过引力诱导电弱真空不稳定性产生真真空泡并碰撞形成微观黑洞，经 Hawking 辐射蒸发释放中微子，解释了该事件且与 IceCube 数据相符。
2025-11-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
HESS J1745$-$290 spectrum explained by a transition in the diffusion regime of PeV cosmic rays in the Sgr A* accretion flow
本研究针对银河系中心点源HESS J1745−290与弥散TeV辐射的关联难题，提出基于Sgr A*吸积流中宇宙线扩散机制转变的模型，支持Sgr A*为PeV宇宙线加速器的猜想。
2024-05-25 astro-ph.HE
Acceleration and Escape Processes of High-energy Particles in Turbulence inside Hot Accretion Flows
我们研究了热吸积流中高能粒子的加速和传播过程。磁旋转不稳定性（MRI）在吸积流内部产生湍流，从而触发磁重联并可能产生非热粒子。它们可以被湍流随机地进一步加速。为了探索这种相对论粒子的性质，我们进行磁流体动力学模拟，以获得由MRI产生的湍流场，并计算使用MRI湍流的快照数据的高能粒子的轨道。我们发现，粒子加速描述的扩散现象在能量空间中的扩散系数的硬球型：$D_ε\propto ε^2$，其中$ε$是粒子的能量。湍流最大尺度的涡旋在加速过程中起主导作用。另一方面，位形空间中的随机行为不是通常的扩散，而是超扩散：径向位移随时间的增加比正常扩散快。此外，热吸积流中的磁场配置产生了高能粒子的向外整体运动。对于更高能量的粒子，这种体运动比扩散运动更有效。我们的研究结果意味着，典型的活动星系核，主机热吸积流可以加速CR高达$ε\sim 0.1-10$ PeV。
2019-12-02 astro-ph.HE
Non-thermal emission from young supernova remnants in dense circumstellar environments
已知超新星遗迹会加速宇宙射线（CR），因为它们会发射非热的无线电波、X射线和伽马射线。然而，将CR加速到PeV能量的能力尚未得到证明。在几个年轻的SNRs的伽马射线光谱中存在截止点，这导致了PeV能量可能只在遗迹演化的最初阶段才能达到的想法。我们使用时间相关的加速代码RATPaC来研究宇宙射线在超新星扩展到大质量恒星周围的密集环境中的加速，在那里丰富的目标材料可能提供一条路径，通过当前和未来的实验来检测伽马射线。我们进行了球对称的1-D模拟，其中我们同时解决传输方程的宇宙射线，磁湍流，和流体力学流动的热等离子体在测试粒子的限制。研究了红超巨星（RSG）和亮蓝变星（LBV）周围自由膨胀风中星周介质（CSM）的典型参数。最大可实现的能量可能仅限于子PeV的能量，尽管靠近祖星的强磁场通过级联增强了连续性阻尼：我们发现最大CR能量为100-200 TeV，在爆炸后一个月内达到。在GeV（TeV）能量下，LBV前身的峰值亮度为1 e43 erg/s（1 e42 erg/s），而RSG前身的峰值亮度为1 e41 erg/s（1 e40 erg/s）。所有计算出的SN在<1个月后达到它们的伽马射线亮度峰值，然后只要SN激波保持在祖先的自由膨胀风中，就以~1/t的速率衰减。在爆炸进入自由膨胀的风后的几周到几个月，费米-LAT波段可能会出现潜在的可检测的伽马射线信号。
2021-09-10 astro-ph.HE
Relativistic astrospheres of gamma-ray binaries: modeling of non-thermal processes
Ioffe Institute（约费研究所）
研究高能天体物理中粒子加速机制，探讨双星系统中星晕区域通过相对论性湍流加速质子至PeV能量的过程及非热辐射特性。
2026-03-12 astro-ph.HE
Convection Anisotropies of Cosmic Rays in Highly Magnetized Plasma
本文将宇宙线湍流对流模型扩展至各向异性扩散，发现统计各向同性被打破但角功率谱形状保持不变，可用 Kolmogorov 定律解释 TeV 宇宙线小尺度各向异性。
2025-06-25 astro-ph.HE
Magnetic field amplification in nonlinear diffusive shock acceleration including resonant and non-resonant cosmic-ray driven instabilities
我们提出了一个有效的扩散冲击加速（DSA）的非线性蒙特卡罗模型，负责粒子扩散的磁湍流计算自洽从共振宇宙射线（CR）流不稳定性，以及非共振短波长和长波长CR电流驱动的不稳定性。我们包括反压力从CRs相互作用的强烈放大的磁湍流，减速和加热的超alfvenic流在扩展的冲击前兆。独特的是，在我们的平面平行，稳态，多尺度模型，全范围的粒子，从热（~eV）注入在粘性亚激波，逃逸的最高能量CR（~PeV）从冲击前兆，计算一致的冲击结构，前驱体加热，磁场放大（MFA），散射中心漂移相对于背景等离子体。此外，我们展示了湍流级联到较短波长如何影响总冲击压缩，下游质子温度，磁波动谱和加速粒子谱。一个参数调查包括在那里我们改变冲击参数，磁湍流产生的模式，和湍流级联。从我们的调查结果中，我们得到的最大粒子动量和放大磁场的冲击速度，环境密度和冲击大小的函数的标度关系。
2014-05-31 astro-ph.HE
Supernova remnants in super bubbles as cosmic ray accelerators
本研究通过解析和数值方法，探讨星团集体风中超新星遗迹激波的粒子加速过程，发现仅极端条件下少数遗迹可实现PeV能量加速。
2025-05-05 astro-ph.HE
Slow Cosmic-Ray Diffusion in Supersonic and Super-Alfvénic Turbulence
Institute for Advanced Study（高等研究院）；California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究通过双流体磁流体动力学模拟，发现强超声速、高超阿尔文湍流可在离子-中性粒子阻尼显著时，维持慢且近各向同性的宇宙射线输运，匹配观测推断的扩散系数范围。
2026-08-11 astro-ph.HE
Neutrinos from Extra-Large Hadron Collider in the Milky Way
中微子望远镜IceCube最近发现了能量在TeV-PeV范围内的天体物理中微子。我们利用费米伽玛射线望远镜的观测数据证明了银河系对中微子信号的贡献。匹配γ射线和中微子谱，我们发现TeV-PeV银河系宇宙射线形成一个幂律谱，斜率p~2.45。这个光谱斜率与银河系和大麦云星系盘中的平均宇宙线光谱一致。这也与宇宙射线通过扩散激波加速注入，然后通过具有柯尔莫哥洛夫湍流的银河系磁场逃逸的理论模型一致。局部观测到的TeV-PeV宇宙线质子谱比银河系宇宙线的平均谱要软。这可以很容易地解释的宇宙射线注入本地星际介质在过去1 e7年的变化和宇宙射线源分布的离散性。
2015-06-24 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Magnetic Turbulence from Radio data
银河系同步辐射的涨落可以通过射电图的角功率谱在低多极子上追踪。在低于几GHz的频率下，大尺度的各向异性主要由磁场湍流引起。通过对五幅射电图的分析，我们提取了湍流谱指数和晕尺度的约束。结果有利于功率谱显着平坦比3D Kolmogorov样湍流，薄晕。这可以被解释为支持宇宙射线粒子在银河系中传播的非传统模型的一个迹象，或者被解释为观测到的磁湍流功率谱中的谱指数突变的一个建议。
2011-07-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Ray Small Scale Anisotropies and Local Turbulent Magnetic Fields
在过去的十年中，宇宙线各向异性在很宽的能量范围内和不同的角尺度上被各种实验观测到。然而，迄今尚未提出全面或令人满意的解释。宇宙射线到达地球的分布是其源的分布和粒子传播所通过的磁场的几何形状和性质的影响的卷积。一般认为，在最大角尺度上的各向异性拓扑结构是通过在结构化星际磁场中的扩散而形成的。相反，中等和小尺度的角结构可能是宇宙射线在扰动磁场中的非扩散传播的影响。特别是，一个可能的解释所观察到的小尺度的各向异性观察到的TeV的能量尺度，可能来自粒子散射在湍流磁化等离子体的效果。通过对低$β$可压缩磁流体动力学湍流中的测试粒子轨迹进行数值积分，研究了宇宙射线沿局部湍流磁场流动时，其到达方向分布受到的扰动。我们利用刘维尔定理获得在地球上的各向异性，并提供了理论框架的应用在宇宙射线到达分布的特定情况下的定理。在这项工作中，我们讨论了在这种不均匀和湍流星际磁场的传播所产生的各向异性的影响。
2016-07-25 astro-ph.HE
The Interaction of a Supernova Remnant with background interstellar turbulence
本研究探讨超新星遗迹（SNR）与背景星际湍流的相互作用，通过磁流体动力学PLUTO代码模拟爆轰波演化并进行参数化研究，引入新型分析技术量化各向异性及湍流相关长度，初步对比SN 1006的钱德拉观测结果。
2025-02-11 astro-ph.HE
On the origin of ~ 100 TeV neutrinos from the Seyfert galaxy NGC 7469
针对赛弗特星系NGC 7469的100-200 TeV中微子起源问题，结合Fermi-LAT观测约束，提出质子在其冕中经湍流或磁重联加速后通过pγ过程产生中微子的模型，并解释了其与NGC 1068中微子能谱差异的可能原因。
2025-10-22 astro-ph.HE
A thermally stable heating mechanism for the intracluster medium: turbulence, magnetic fields and plasma instabilities
我们考虑的问题，自我调节加热和冷却的星系团和集群磁场和湍流的影响。弱碰撞磁化等离子体的粘性加热由相对于局部磁场方向的压力各向异性来调节。团内介质是高β等离子体，其中由湍流应力引起的压力各向异性以及随之而来的磁场的局部变化将触发非常快速的微尺度不稳定性。我们认为，这些不稳定性的净效应将是钉在一个边际水平的压力各向异性，控制等离子体β参数。这就产生了与辐射冷却率相当的局部加热率。此外，我们表明，这种加热和韧致辐射冷却之间的平衡是热稳定的，不像冷却和热传导之间的平衡经常被破坏。如果有足够的（可能是自我调节的）湍流能量供应，这就提供了一种减轻冷却流和防止集群核心崩溃的物理机制。对于观测到的密度和温度分布，假设的粘性加热和辐射冷却的平衡使我们能够预测磁场强度，湍流速度和湍流尺度的函数，从中心的距离。具体的预测和观察比较给出了几个不同的集群。我们的预测可以通过未来对星团磁场和湍流速度的观测来进一步检验。
2010-08-21 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
Observation of Cosmic Ray Anisotropy with Nine Years of IceCube Data
冰立方天文台在2011年5月至2020年5月的最终配置中收集了超过5770亿次宇宙射线诱导的μ子事件。我们使用这个数据集提供了一个前所未有的统计准确的宇宙射线到达方向分布图在南半球的TeV-PeV能量范围尺度。事件统计的这种增加使得有可能在更高的宇宙射线能量和更小的角尺度上扩展对各向异性的灵敏度。它还将有助于更详细地评估观测站在短期和长期尺度上的稳定性。这将使我们能够研究宇宙射线各向异性的时间变化，以年为基础，并在整个数据采样周期，涵盖了太阳周期24的大部分。我们展示了扩展事件样本研究的初步结果。
2021-07-23 astro-ph.HE
PeV particle acceleration and non-thermal emission in the `minimalist' model of the extended jets in W50/SS433
针对W50/SS433延展喷流，提出“极简”模型，通过再准直激波加速粒子至PeV能量，解释偏振X射线及甚高能辐射，效率超10%。
2025-09-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Diagnosis of 3D magnetic field and modes composition in MHD turbulence with Y-parameter
基于MHD湍流理论提出Y参数统计技术，通过不同Stokes参数组合的各向异性比值确定磁场倾角与主导湍流模式，为未来射电偏振巡天研究3D磁场提供新方法。
2023-07-21 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Loops and spurs: The angular power spectrum of the Galactic synchrotron background
我们提出了一个新的扩散银河系同步辐射模型，集中在它的角各向异性。虽然以前的研究都集中在大（kpc）尺度上的发射率的变化，或波动由于磁流体湍流在星际介质，我们统一这些方法来匹配的角功率谱。我们注意到，通常的湍流级联计算忽略了注入尺度上的空间相关性，这是由于古老的超新星遗迹压缩了星际介质--“射电环路”，在射电图中只有四个是肉眼可见的。这个新的组件自然提供了408 MHz的全天空地图中的中小尺度上的其他缺失功率。我们的模型可以使更可靠的减法的同步前景的CMB各向异性的研究（无论是在温度和偏振）或搜索暗物质湮灭。最后，我们对极化前景建模的相关性发表了一些评论。
2013-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Time-dependent perpendicular transport of fast charged particles in a turbulent magnetic field
我们提出了一个解析推导的时间依赖性的带电粒子在静磁湍流的垂直输运系数，小于时间所需的带电粒子旅行的湍流相关长度。这个时间窗口在大多数运输模型中都没有被探索。在我们的分析中，所有的磁标度都被取为比粒子的回旋半径大得多，因此假定垂直输运由引导中心运动支配。对于平板和三维各向同性湍流，分别评估了颗粒从局部磁场线和磁场线随机行走的漂移。比较了短于和长于湍流相干长度的波长尺度的贡献。与平板情况相反，颗粒在三维各向同性湍流中意外地从局部磁场线扩散;这一结果质疑了颗粒磁化与湍流几何形状无关的常见假设。这个模型的扩展将允许研究太阳风各向异性。
2011-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
New insights from old cosmic rays: A novel analysis of archival KASCADE data
KASCADE空气簇射实验收集的宇宙线数据在质量和统计数据方面可与现代观测站的数据相媲美。我们提出了一种新的质量组成分析的基础上获得的档案数据从1998年到2013年由KASCADE宇宙射线数据中心（KCDC）。该分析基于KCDC提供的模拟数据训练的现代机器学习技术。我们提出的光谱为个别群体的主要核，搜索的各向异性的事件到达的方向，考虑到质量组成的结果，并搜索伽玛射线的候选人在PeV的能量域。
2021-08-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Soft gamma rays from low accreting supermassive black holes and connection to energetic neutrinos
宇宙充满了MeV伽马射线和PeV中微子的弥散背景，其起源未知。在这里，我们提出了一个方案，可以同时考虑这两种背景。低光度的活动星系核有热吸积流，热电子自然地通过它们的同步光子的康普顿化发射软伽马射线。那里的质子可以通过湍流或重连加速，通过强子相互作用产生高能中微子。我们证明，我们的模型可以重现的伽马射线和中微子的数据。结合发光活动星系核中热日冕的贡献，这些吸积流可以解释keV-MeV光子和TeV-PeV中微子背景。这种情况可以解释没有非热电子的MeV背景，表明从热宇宙到非热宇宙的跃迁能量比预期的要高。我们的模型与附近天体的X射线数据是一致的，并且可以通过未来MeV伽马射线和高能中微子探测器进行测试。
2021-09-25 astro-ph.HE hep-ph
Postshock turbulence and diffusive shock acceleration in young supernova remnants
本文通过流动不稳定性的共振和非共振两种状态，研究了SNR冲击波上游介质中的磁放大。它旨在更好地理解的扩散冲击加速（DSA）的效率，考虑各种弛豫过程中的下游介质中的磁波动。多波长的辐射签名来自SNR冲击波被用来把不同的下游湍流松弛模型进行测试。我们证实了Parizot等人（2006）的结果，即在观测到X射线细丝的年轻SNR中，最大CR能量不应远远超过PeV能量。为了匹配观测数据，我们推导出一个上限的磁场振幅，确保随机粒子再加速仍然效率低下。考虑到各种磁弛豫过程，我们提出了两个必要条件，以实现有效的加速和X射线细丝的信噪比：1/湍流必须满足不等式$2-β-δ_{\rm d} \ge 0$，其中$β$是湍流谱指数，而$δ_d$是弛豫长度能量幂律指数; 2/典型的弛豫长度必须是X射线边缘大小的顺序。我们确定，Alvénic/快磁声模式阻尼满足所有条件，而非线性柯尔莫哥洛夫阻尼不。面对以前的弛豫过程的观测数据，我们推断，在我们的信噪比样本，旧的（SN 1006和G347.3-0.5）未能验证所有的条件，这意味着他们的X射线灯丝很可能是由辐射损失控制。较年轻的SNR，Cas A，Tycho和Kepler，通过了所有测试，我们推断下游磁场幅度在200-300 $μ$高斯的范围内。
2010-03-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Core-collapse supernovae in dense environments -- particle acceleration and non-thermal emission
超新星遗迹可以加速宇宙射线，这是通过探测到无线电波、X射线和伽马射线中的非热辐射来实现的。然而，将宇宙射线加速到PeV能量的能力还有待证明。在几个年轻的SNRs的伽马射线光谱中存在截止点，这导致了PeV能量可能只在残骸演化的最初几年才能达到的想法。我们使用我们的时间相关的加速代码RATPaC研究宇宙射线的加速超新星膨胀到密集的环境中的大质量恒星周围。我们进行了球对称的1-D模拟，在其中我们同时解决宇宙射线，磁湍流，热等离子体的流体动力学流动的测试粒子限制的输运方程。我们调查了RSG和LBV恒星周围自由膨胀风的典型CSM参数，并解释了爆炸后第一天的强烈伽马-伽马吸收。即使考虑最大的磁场和质量损失率，最大可实现的粒子能量也被限制在600 TeV以下。对于在爆炸前经历适度质量损失的LBV和RSG，最大能量预计不会超过200 TeV和70 TeV。我们发现伽马射线峰值亮度与当前上限一致，并评估了当前一代仪器能够检测到距离高达60 kpc的IIP型爆炸和距离高达1.0Mpc的IIn型爆炸的伽马射线。我们还发现我们的模型预测的热X射线和无线电同步辐射与一系列的观测之间有很好的一致性。
2022-08-05 astro-ph.HE
The Surface Array planned for IceCube-Gen2 (ICRC 2021)
IceCube-Gen 2是IceCube中微子天文台的延伸，将具有三个主要组成部分：深冰中的光学阵列，浅冰和积雪中的大型无线电阵列以及光学阵列上方的表面探测器。因此，IceCube-Gen 2不仅是PeV中微子的优秀探测器，而且还构成了测量宇宙射线空气簇射的独特设置，其中在表面测量电磁分量和低能μ子，并在冰中测量高能μ子。至于冰立方目前的表面阵列，冰顶正在进行的增强，我们预见了第二代表面阵列的高闪烁和无线电探测器的组合，旨在提高空气淋浴的测量精度。科学目标是多方面的：对宇宙射线通量和质量组成的现场测量，以及对强子相互作用模型的更彻底测试，将提高对在冰中检测到的μ子和大气中微子的理解，特别是关于瞬发μ子。此外，表面阵列为冰中探测器提供了宇宙射线否决权，并有助于光学和无线电阵列的校准。最后但并非最不重要的是，表面阵列将在从银河系到河外源过渡的能量范围内对宇宙射线科学做出重大贡献。光子和宇宙射线各向异性在多PeV能量的灵敏度增加提供了一个机会，以解决最具活力的银河系宇宙射线的起源之谜，并将服务于冰立方的多信使任务。
2021-08-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Quasi-two-dimensionality of three-dimensional, magnetically dominated, decaying turbulence
本文研究磁主导衰减MHD湍流，通过2.5D与3D模拟、Minkowski泛函分析及层级并合模型，揭示三维湍流的准二维化机制。
2024-09-06 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Enhanced All-Distance Equi-Zenith Angle Method for Cosmic-Ray Anisotropy Measurement
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Tianfu Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
提出一种增强型全距离等天顶角方法，通过同时测量多个时间框架的各向异性并从数据中直接确定探测效率，克服了探测器效率不稳定带来的挑战，实现了高精度宇宙射线各向异性测量。
2026-05-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Particle acceleration and magnetic field amplification in hotspots of FR II galaxies: The case study 4C74.26
有人认为，河外源的相对论性激波可能会加速能量最高的宇宙射线。然而，最近的理论进展表明，相对论冲击可能无法将粒子加速到比PeV大得多的能量，这让人怀疑。在目前的贡献中，我们在类星体4C74.26的南部热点无线电X射线发射模型。用MERLIN射电干涉仪在激波附近分辨出同步辐射，激波后辐射的快速衰减被解释为下游磁场的衰减，正如小尺度湍流所预期的那样。如果我们的结果被其他射电星系的分析所证实，它提供了坚定的观测证据，在FR II射电星系中强大喷流的终端区域的相对论激波不加速超高能宇宙射线。
2016-04-30 astro-ph.HE
