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
Spectra of accelerated particles at supernova shocks in the presence of neutral hydrogen: the case of Tycho
激波附近中性氢的存在改变了激波的结构，并影响了通过一阶费米机制加速的粒子的光谱。这一现象对解释超新星遗迹辐射的多频光谱具有深远的意义。在激波下游与热离子进行电荷交换的中性粒子可能会导致快速中性粒子向上游气体移动，在那里它们可能会发生额外的电荷交换或电离反应，从而在上游沉积能量和动量。在这里，我们讨论了中性返回通量的影响，这已经在我们以前的工作中预测中性介导的超新星冲击，并显示加速粒子的光谱是如何变得明显比$p^{-4}$陡峭，从而影响一般超新星遗迹和第谷具体的伽马射线光谱。描述中性氢存在下的非线性扩散激波加速的理论是近年来发展起来的。在这里，我们使用一个半解析理论在以前的工作中开发和专门我们的预测的情况下，第谷超新星冲击波，有证据表明，加速宇宙射线的光谱比预期的扩散冲击加速的传统理论更陡峭。我们表明，如果在第谷超新星激波附近的中性氢的分数，如观测所建议的，~70-90，然后加速质子的光谱比$p^{-4}$陡峭可能是一个自然的结果电荷交换反应和相关的中性返回通量。对于能量低于~100-1000 GeV的粒子，其谱形受到这种现象的影响，对于这种粒子，扩散长度小于或至多与冲击上游的电荷交换和电离的路径长度相当。
2016-03-07 astro-ph.HE
The Maximum Energy of Accelerated Particles in Relativistic Collisionless Shocks
伽马射线暴（GRB）的余辉辐射通常被解释为电子在GRB外激波处加速产生的同步辐射，以相对论速度传播到磁化的星际介质中。通过多维粒子模拟，我们研究了弱磁化相对论激波在磁化强度0<sigma<1 e-1范围内的加速性能。预冲击磁场是正交的流动，一般预期的相对论冲击。我们发现，当磁化强度σ <1 e-3时，在正负电子等离子体中传播的相对论垂直激波是有效的粒子加速器。对于电子-离子等离子体，对于σ <3e-5，发生向有效加速的转变。在这里，两种物质的加速过程类似，因为电子进入冲击几乎与离子均分，作为在自生上游湍流中的强预热的结果。在电子-正电子和电子-离子冲击中，我们发现被加速粒子的最大能量随时间的变化是t^（1/2）。这种标度比所谓的（和通常假定的）玻姆极限要浅，它自然是由激波层中产生的韦伯湍流的小尺度性质引起的。在磁化的等离子体中，加速粒子的能量增加，直到达到饱和值，该饱和值与磁化强度成比例，为σ ^（-1/4）。由于自生湍流被限制在激波周围一个厚度与σ ^（-1/2）成正比的有限区域内，因此防止了进一步的湍流。我们的研究结果可以提供物理接地输入模型的非热辐射从各种天体物理来源，特别是相关的伽玛暴余辉。
2013-01-22 astro-ph.HE
Microphysics of diffusive shock acceleration: impact on the spectrum of accelerated particles
研究非共振流不稳定性对湍流冲击加速谱变形的影响，探讨冲击速度和注入动量对谱变陡的依赖性。
2025-12-12 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
Radiation from accelerated particles in relativistic jets with shocks, shear-flow, and reconnection
本文研究了非磁化相对论性喷流在非磁化等离子体中传播时的粒子加速和激波结构。尾喷流激波中产生的强磁场导致电子的横向偏转和加速。我们自洽地计算了在湍流磁场中加速的电子的辐射。我们发现，合成光谱依赖于体洛伦兹因子的喷流，喷流的温度，和强度的磁场中产生的冲击。我们还开始研究电子在由动力剪切（开尔文-亥姆霍兹）不稳定性产生的强磁场中的加速。我们计算的光谱应该导致更好地理解复杂的时间演化和/或光谱结构从伽马射线暴，相对论喷流，超新星遗迹。
2013-03-11 astro-ph.HE
The Interplay between accelerated Protons, X-rays and Neutrinos in the Corona of NGC 1068: Constraints from Kinetic Plasma Simulations
本研究利用动理学PIC模拟约束，探讨了NGC 1068日冕中产生中微子超出的质子加速机制，发现需向磁主导日冕注入硬谱质子并经限制与再加速才能解释IceCube观测。
2024-04-24 astro-ph.HE
Role of ejecta clumping and back-reaction of accelerated cosmic rays in the evolution of supernova remnants
年轻超新星遗迹（SNR）激波后区域的热结构受到两种主要物理效应的严重影响，即加速宇宙射线（CR）的反反应和在喷出物与激波后的星际介质（ISM）接触不连续处产生的瑞利-泰勒（RT）不稳定性。在这里，我们调查的作用，通过详细的三维MHD建模的物理机制在SNR的演变。我们的模型描述了通过磁化ISM的残留物的膨胀，包括一贯的初始喷出物结块和冲击动力学的影响，由于反反应的加速CR。我们讨论的作用，最初的喷出物块状发展强烈的不稳定性，在接触不连续性，可能会延伸到上游的主震和超越。
2011-09-01 astro-ph.HE
The maximum energy of shock-accelerated electrons in a microturbulent magnetic field
本研究针对微湍动磁场下相对论激波的电子加速问题，通过蒙特卡罗模拟结合MCMC方法，拟合出可估算天体物理参数空间内费米加速电子最大动量的经验公式，发现最大能量呈激波速度的拐折幂律分布。
2020-10-30 astro-ph.HE
Radiation from Particles Accelerated in Relativistic Jet Shocks and Shear-flows
本文研究了非磁化相对论性喷流等离子体传播到非磁化环境等离子体中的激波和剪切流引起的粒子加速和发射。射流激波中产生的强电磁磁场是通过扰动（韦伯）不稳定性产生的。冲击场强度和结构取决于等离子体成分（（$e^{\pm}$或$e^-$ - $p^+$等离子体）和洛伦兹因子。在喷流与周围等离子体的速度剪切中，通过动力学Kelvin-Helmholtz不稳定性（kKHI）产生了强的交流（$e^{\pm}$等离子体）或直流（$e^-$ - $p^+$等离子体）磁场，磁场结构也依赖于喷流洛伦兹因子。我们自洽地计算了在冲击波产生的磁场中加速的电子的辐射。光谱取决于射流的初始洛伦兹因子和温度，通过所产生的粒子加速和磁场产生。我们正在进行的“全球”喷流模拟包含冲击和速度剪切，将为我们提供计算和模拟复杂的时间演化和/或从伽马射线暴，活动星系核喷流和超新星遗迹观察到的光谱结构的能力。
2014-12-22 astro-ph.HE
The Maximum Energy of Shock-Accelerated Cosmic Rays
本文使用基于动力学模拟的多区域半解析模型研究激波加速宇宙射线的最大能量，发现超新星遗迹仅在特定条件下可加速PeV粒子，为天体物理激波最大能量估计提供参考。
2024-04-22 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
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
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
Spectrum and composition of galactic cosmic rays accelerated in supernova remnants
考虑到不同类型超新星遗迹演化过程中的磁场放大和Alfvenic漂移，计算了超新星遗迹激波加速的高能质子和核的能谱。得到了宇宙射线在银河系中传播后的总能谱和元素组成。
2009-12-28 astro-ph.GA 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
Gamma-ray and Neutrino Emissions due to Cosmic-Ray Protons Accelerated at Intracluster Shocks in Galaxy Clusters
利用宇宙学结构形成模拟研究了星系团中无碰撞冲击加速的宇宙线质子。我们发现，在模拟团簇维里半径范围内的团簇内介质（ICM）中，只有$\sim7$ %的激波动能通量被期望加速CRp的激波耗散，即具有音速马赫数$M_s\ge2.25$的超临界准平行（$Q_\parallel$）激波.其余的耗散在亚临界冲击和准垂直冲击，这两个可能不会加速CRp。采用Ryu等人（2019）最近提出的扩散冲击加速（DSA）模型，我们量化了模拟集群中CRp的DSA。在$\sim(1-2)\times10^{-4}$中评估通过DSA转移到CRp的冲击动能的平均分数。我们还研究了通过再加速的CRp通过使用一个模型的基础上的测试粒子的解决方案。假设ICM等离子体在宇宙历史中平均经历三次激波，而CRp仅在超临界$Q_\parallel$ -激波处被再加速，则CRp谱的斜率增加了$\sim0.05-0.1$，CRp的总能量从再加速处增加了$\sim40-80$ %.然后，我们估计扩散$γ$ -射线和中微子的排放量，导致CRp和热质子之间的非弹性碰撞。预测的$γ$ -射线辐射模拟集群位于大多数低于上限所设置的费米-LAT观察到的集群。流向附近星系团的中微子通量将是冰立方通量的$\lesssim10^{-4}$（$E_ν=1$ PeV）和大气中微子通量的$\lesssim10^{-6}$（$E_ν\leq1$ TeV）。
2020-02-14 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
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
Spectrum of Galactic Cosmic Rays Accelerated in Supernova Remnants
考虑到不同类型超新星遗迹演化过程中激波上下游的磁场放大和Alfvenic漂移，计算了超新星遗迹激波加速的高能质子和核的能谱。在IIb型信噪比中，Fe离子的最大加速粒子能量可达$5\cdot10^{18}$ eV。计算出的宇宙射线在银河系中传播后的能谱与在地球上测得的能谱符合得很好。
2010-05-31 astro-ph.CO 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
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
Signatures of a Maxwellian Component in Shock-Accelerated Electrons in GRBs
最近的粒子模拟表明，在相对论冲击波中耗散的能量的很大一部分被沉积到与高能幂律尾部相连的麦克斯韦电子分布中。在这里，我们探讨这种混合的热-非热粒子分布的余辉和即时发射的伽马射线暴的观测意义。当麦克斯韦分量占主导地位的能量预算，余辉光曲线显示一个非常陡峭的下降阶段，随后由一个更浅的衰减时，特征同步加速器频率交叉所观察到的频带。在爆发后约100秒的X射线中出现了陡峭的衰减，并伴随着在大量早期余辉中观察到的特征性硬-软-硬光谱演变。如果内部冲击产生类似的混合电子分布，则预计在nu*f_nu谱的同步加速器峰值处会出现凸起。
2009-12-24 astro-ph.HE
Energy Spectrum Of Nonthermal Electrons Accelerated At A Plane Shock
利用时间相关的扩散激波加速（DSA）模拟方法，计算了在准平行磁场作用下，平面激波中宇宙线质子和电子的能谱，包括同步辐射和逆康普顿散射引起的能量损失。采用热漏注入模型和玻姆型扩散系数。当DSA能量增益与同步加速器/IC能量损失相平衡后，激波处的电子能谱趋于稳定，并在平衡动量p_{eq}处截止。在激波后区，由于能量损失，电子能谱的截止动量随离激波的距离而减小，电子空间分布的厚度与p^{-1}成正比。因此，当p_{br} <p< p_{eq}时，下游积分谱的斜率变陡一个p的幂，其中破裂动量随冲击年龄减小，公式为p_{br} \propto t^{-1}。在CR修正激波中，质子和电子能谱都呈现出凹曲率，偏离正则试验粒子幂律，在截止动量附近，上游积分电子能谱可能优于下游积分电子能谱。因此，X射线同步辐射截止附近的光谱形状可以揭示非线性DSA的特征。
2011-02-15 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$的宽度的顺序。
2021-02-26 astro-ph.HE
Role of ejecta clumping and back-reaction of accelerated cosmic rays in the evolution of Type Ia supernova remnants
我们通过详细的3D MHD建模研究了喷出物的初始聚集和宇宙射线（CR）的有效加速在确定Ia型超新星遗迹（SNR）冲击后区域密度结构中所发挥的作用。我们的模型描述了通过磁化星际介质（ISM）的SNR的扩展，包括初始的喷射物和冲击动力学的影响，由于加速CR的反反应。将模型预测与SN 1006的观测结果进行比较。我们发现，只有加速的CR的反作用不能再现所观察到的前向激波（FS）和接触不连续（CD）之间的分离，除非通过CR加速和逃逸的能量损失非常大，并且与平行度角无关。相反，即使不需要加速的CR，喷出物的聚集也可以自然地再现在SN 1006中观察到的小分离和突起的出现。我们的结论是，FS-CD分离是一个探头的喷出物结构在爆炸时，而不是一个探头的CR加速在年轻的SNR的效率。
2012-02-16 astro-ph.HE
The spectrum of Cosmic Rays escaping from relativistic shocks
我们推导出了在减速相对论激波中加速并在激波之前逃逸的宇宙射线（CR）的时间积分谱的表达式。假设在任何给定时间，CR具有幂律形式，携带恒定比例的冲击等离子体的能量E_tot，并以可达到的最大能量连续逃逸。逃逸粒子的谱对瞬时谱指数高度敏感，这是因为最小能量E_min ~ Γ^2 m_pc^2（其中Γ是激波洛伦兹因子）随时间变化。特别是，逃逸谱可能比正则N（E）\propto E^-2谱要硬得多。对于膨胀到密度为n的等离子体中的激波，在跃迁到非相对论速度时可获得的最大能量处，预计会出现谱裂，E ~ 10 ^19（ε_B/0.1）（n/1 cm^-3）^（1/6）（E_tot/10 ^51 erg）^（1/3）eV，其中ε_B是磁场携带的能通量的分数。如果超高能量的CR是在恒星质量天体爆炸产生的相对论性冲击波减速过程中产生的，那么它们的产生谱可能与正则N（E）\propto E^-2不同。
2010-09-22 astro-ph.HE
Non-linear Diffusive Shock Acceleration of Cosmic Rays -- Quasi-thermal and Non-thermal Particle Distributions
该研究利用半解析Blasi非线性DSA模型，从κ型准热分布出发计算质子与电子的非热能谱，并改进子激波跃变、电子加热、磁场不稳定性及逃逸与损失修正。
2023-09-15 astro-ph.HE
Exploring the role of accretion shocks in galaxy clusters as sources of ultrahigh-energy cosmic rays
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas (ITeDA, CNEA-CONICET-UNSAM)（探测与天体粒子技术研究所）；Centro Atómico Constituyentes（孔斯蒂图延特斯原子中心）；Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE, CONICET-UBA)（天体物理学与空间物理研究所）
研究银河团吸积激波作为极高能宇宙射线源的可能性，通过拟合观测数据确定模型参数，探讨其在解释宇宙射线通量中的作用。
2026-01-26 astro-ph.HE
The Propagation of Cosmic Rays from the Galactic Wind Termination Shock: Back to the Galaxy?
尽管存在着几种关于宇宙射线起源于光谱“膝盖”和“脚踝”之间区域的理论，但这个问题仍然没有解决。各种观测表明，从银河系到河外源的过渡发生在这个能量范围内。在这项工作中，我们研究是否最终形成一个终止冲击银河系以外的银河系风可以作为一个可能的来源，在感兴趣的区域所观察到的流量。Bustard等人（2017）先前的工作估计，粒子可以被加速到“膝盖”以上的能量，高达$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
High energy cosmic rays and gamma rays from star clusters: the case of Cygnus OB2
本研究针对星团终止激波处的宇宙线加速问题，求解含能量损失的粒子输运方程，分析粒子最大能量与伽马辐射特征，并结合天鹅座OB2观测验证，为银河系宇宙线起源研究提供支撑。
2023-06-06 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
Diffusive Shock Acceleration by Multiple Weak Shocks
在星系团的形成过程中，团内介质（ICM）预计平均会经历三次具有低音速马赫数（$M\lesssim 3$）的弱激波。质子和电子都可以通过扩散冲击加速（DSA）在ICM冲击中加速成为高能宇宙射线（CR）。我们检查DSA的影响，包括{ \it在原位}注射/加速在每次冲击的频谱上的加速CR的多次冲击，然后在连续的冲击在测试粒子制度的重复再加速。为了简单起见，假设加速粒子在遇到后续激波之前经历绝热减压而没有能量损失并从系统中逃逸。我们表明，在一般情况下，CR频谱是平坦的多个冲击通道，相比DSA的一个单一的情节，和加速效率增加与连续的冲击通道。然而，由于激波膨胀到星团外围的减压可能会减少多个激波通道对CR谱的放大和平坦化。最后一个激波后的CR谱由所有先前激波重复再加速的累积效应决定，但它对激波马赫数的顺序相对不敏感。因此，冲击的多次通过可能导致CR谱的斜率偏离电流冲击的规范DSA幂律斜率。
2021-06-16 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
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
Critical Mach Numbers for Magnetohydrodynamic Shocks with Accelerated Particles and Waves
第一临界快马赫数被定义为磁流体动力学冲击的马赫数，其中冲击从亚临界、层流行为转变为超临界行为，其特征在于来自冲击波阵面的入射离子反射。随之而来的上游波和湍流对流下游导致湍流激波结构。形式上，这是等离子体电阻率不再能提供足够的耗散以建立稳定激波的马赫数，其特征在于下游流速变为亚音速。我们重新审视这些计算，包括在MHD跳跃条件下，模拟等离子体能量损失到加速粒子和与这些粒子相关的波的存在。加速粒子的贡献并不显著，但相关波的影响更为重要。上游波在穿过激波时强度会被强烈放大，这是另一种激波消散的方式。因此，这种波的存在增加了第一临界快马赫数，特别是在波激励最强的准平行激波处。这些影响可能有意义的太阳区域，冲击波加速粒子，并导致II型和III型射电爆发，也有助于SEP加速的事件到事件的变化。
2022-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Echoes of the past: ultra-high energy cosmic rays accelerated by radio galaxies, scattered by starburst galaxies
我们探讨了望远镜阵列（TA）从M82和M81星系群附近方向探测到的高能宇宙射线（UHECR）热点可能是半人马座A在更早更强阶段发射的UHECR回波的可能性。来自其他星暴星系或星系群的回波可能对地球的UHECR通量有贡献。我们使用一个说明性的Monte Carlo模型的单能量UHECR运输小角散射生成合成的天空地图。该模型通知整体能量学和时间和距离尺度的讨论。如果半人马座A在2000万年前的UHECR光度是现在的200倍，如果M82和其他星暴星系的环星系介质中的有序磁场超过10- 20 nG到400- 800 kpc的距离，我们找到了一个可行的UHECR热点的回波模型。
2022-01-06 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
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
Radio emission and nonlinear diffusive shock acceleration of cosmic rays in the supernova SN 1993J
超新星SN 1993 J在无线电波段的广泛观测使其成为研究超新星激波中粒子加速的独特目标。为了描述无线电同步辐射，我们使用一个模型，耦合半解析描述的非线性扩散冲击加速与自相似的解决方案的流体动力学的超新星膨胀。同步辐射是由相对论电子在激波后等离子体中传播产生的，由包含同步辐射自吸收过程的辐射转移计算得到。应用该模型解释了高分辨率VLBI成像观测的射电辐射形态和6个频率的总通量密度随时间的演化。光变曲线和无线电发射的形态都表明，爆炸后不久，爆炸波区域的磁场被强烈放大，这可能是通过在冲击波前兆中操作的宇宙射线流不稳定性的非共振机制。湍流磁场在激波后没有衰减，而是被下游区域的等离子体流携带。宇宙射线质子是由爆炸波的扩散冲击加速有效地产生的。我们发现，在爆炸后的第一个~8.5年，约19%的总能量处理的前向冲击波被转换为宇宙射线能量。然而，激波仍然受到宇宙射线压力的微弱影响。高磁场放大意味着质子被迅速加速到远高于1 PeV的能量。从这颗超新星获得的结果支持了这样一种假设，即大质量恒星爆炸成它们以前的恒星风是高能银河宇宙射线的主要来源。
2009-03-17 astro-ph.HE
On the shape of the spectrum of cosmic-rays accelerated inside superbubbles
超新星遗迹被认为是银河系中宇宙射线的主要来源。由于它们的祖先通常聚集在OB协会中，因此必须考虑加速过程中集体效应的可能性。在这项工作中，我们调查的形状的光谱质子加速内的超级气泡吹周围的大质量恒星的集群。要做到这一点，我们嵌入半分析模型的粒子加速和运输内的蒙特卡罗模拟OB协会的时间表。我们认为，在超新星遗迹的冲击波前的定期加速，以及随机的再加速和逃逸之间发生的冲击。我们观察到，粒子光谱，虽然强烈间歇，得到一个独特的形状，从加速和逃逸之间的竞争：他们是在最低的能量和最高的能量软。这种光谱断裂发生的动量取决于一个单一的无量纲参数，我们评估的对象的选择。超级气泡的加速行为取决于磁场的扰动：如果B值很低，超级气泡只是一系列超新星冲击的宿主，但如果B值足够高，它就像一个全局加速器，产生独特的光谱。这对这些物体的高能发射具有重要意义。
2009-12-24 astro-ph.HE
Polarized Balmer Line Emission from Supernova Remnant Shock Waves Efficiently Accelerating Cosmic Rays
本文研究了超新星遗迹激波的线偏振巴耳末线辐射，并考虑了由于产生非热粒子而引起的激波能量损失。极化程度取决于下游温度和上下游区域之间的速度差。一旦观察到H $α$发射的宽分量的线宽，则导出前者。然后，偏振度的观察告诉我们后者。同时，速度差的估计值独立地预测绝热下游温度，该温度是从绝热激波的Rankine-Hugoniot关系导出的。如果实际观察到的下游温度低于绝热温度，则存在丢失的热能，该热能被消耗用于粒子加速。结果表明，较大的能量损失率导致更高的极化H $α$发射。此外，我们还发现H $β$与H $α$的偏振强度比也依赖于能量损失率，而与电子温度、莱曼线俘获效应和视线等不确定量无关.
2017-09-14 astro-ph.HE
Is the low-energy tail of shock-accelerated protons responsible for over-ionized plasma in supernova remnants?
本研究通过计算超新星遗迹喷射物中重元素离子的质子撞击电离速率，检验了激波加速质子低能尾导致过度电离等离子体的假说，发现所需质子丰度远超注入比例上限，从而否定该场景。
2024-05-23 astro-ph.HE
Neutrino Constrains to the Diffuse Gamma-Ray Emission from Accretion Shocks
气体在大尺度结构形成过程中的积聚被认为会引起能够加速宇宙射线的冲击。这一过程导致了各向同性的河外伽马射线辐射，从而构成了费米-LAT观测到的河外伽马射线背景。不幸的是，这种发射一直难以约束，因此对任何提取潜在暗物质信号的尝试都呈现出不确定的前景。最近，冰立方探测到高能各向同性中微子流，可能来自河外。一般来说，中微子可以与伽马射线联系起来，因为宇宙射线相互作用产生中性和带电的π介子，其中中性π介子衰变为伽马射线，而带电π介子衰变为中微子。通过假设各向同性高能冰立方中微子完全由宇宙射线在结构形成过程中的吸积激波中加速产生，我们得到了对大尺度结构形成（强）激波γ射线发射的最强约束，发现它们最多能使河外γ射线本底的~20%，对应于谱指数为2的中微子通量，或对于光谱指数2.46约为10%。由于宇宙射线在吸积激波中被加速的典型物体是星系团，因此观测到的高能中微子通量可以用来确定主要星系团类型的γ射线发射和限制加速效率，从而探测大尺度结构形成的过程。
2015-06-29 astro-ph.HE
Acceleration of cosmic rays at supernova remnant shocks: constraints from gamma-ray observations
在过去的几年里，伽马射线天文学进入了一个黄金时代。在TeV能量下，十年前只有少数几个来源是已知的，但目前这一代的地基成像大气切伦科夫望远镜已经将这个数字增加到一百多个。在GeV能量下，费米伽马射线太空望远镜在其运行的头两年中将已知源的数量增加了近一个数量级。最近对壳型超新星遗迹的伽马射线发射的探测和前所未有的形态学研究引起了极大的兴趣，因为这些分析与宇宙射线起源的长期问题直接相关。然而，这些探测仍然没有构成超新星遗迹加速银河系宇宙射线的决定性证据，主要是由于难以解开强子和轻子对观测到的伽马射线辐射的贡献。在这次演讲中，我将回顾伽马射线天文学中有关超新星遗迹的最相关的宇宙射线相关结果。
2011-11-14 astro-ph.HE
GeV-TeV cosmic-ray spectral anomaly as due to re-acceleration by weak shocks in the Galaxy
最近的宇宙射线测量发现宇宙射线能谱在GeV-TeV能量处存在异常。虽然异常的起源还不清楚，但建议的解释包括宇宙射线源光谱的影响，传播效应和附近源的影响。本文认为，这种光谱异常可能是银河系中弱激波对宇宙射线的再加速效应。宇宙射线在被强烈的超新星残余激波加速后，在银河系中进行扩散传播。在传播过程中，宇宙射线可能会再次遇到膨胀的超新星遗迹冲击波，并被重新加速。由于老超新星遗迹的体积较大，遇到老超新星遗迹的可能性预计会比年轻的超新星遗迹大，预计再加速主要是由于较弱的冲击。由于较弱的冲击产生较软的粒子谱，因此产生的再加速分量将具有比强冲击产生的初始宇宙射线源谱更陡的谱。对于一组合理的模型参数，它示出，这种再加速组件可以占主导地位的GeV的能量区域，而非再加速组件占主导地位，在更高的能量，解释所观察到的GeV-TeV的光谱异常。
2014-04-14 astro-ph.HE
