A Possible Gamma-Ray Enhancement Event in Tycho's Supernova Remnant
我们报告了从第谷超新星遗迹（SNR）中检测到的可能的$γ$射线增强事件，这是1572年发生的Ia型超新星爆炸的结果。该事件持续了1.5年，主要在4- 100 GeV能量范围内表现出3.6倍的通量增加，并伴随着两个478，GeV光子。一些年轻的SNR（包括第谷的SNR）以前被发现在一年或几年的时间尺度上显示出特殊的X射线结构，通量变化，这种事件在$γ$射线能量是第一次看到。这一事件长达一年的时间尺度表明了一个同步辐射过程，但硬$γ$射线的发射需要极端的条件，要么是电子的超高能量高达$\sim$ 10 PeV（远高于宇宙射线的“膝盖”能量），要么是SNR中磁场的高度不均匀性。第谷SNR中的这一事件很可能类似于蟹状星云中观测到的$γ$射线耀斑，它们都需要同步加速器过程，而类似的磁流体动力学过程，如磁重联，也会在SNR中起作用，将粒子加速到超相对论能量。如果得到证实，这一事件有助于揭示年轻SNR中可能发生的物理过程更复杂的一面。
2022-03-31 astro-ph.HE
Wave Propagation at Oblique Shocks: How Did Tycho Get Its Stripes?
我们描述了一个新的模型的“条纹”的同步辐射看到的遗迹第谷的超新星。在我们的图像中，在前向激波之前流动的宇宙射线产生平行的（相对于局部磁场方向）圆偏振阿尔芬波，几乎没有耗散，并且由于是圆偏振的，磁场强度没有空间变化。在与具有非零折射率的SNR激波相互作用之后，这些平行波由于波折射（对于不同的平面波分量，原理上不同）而变得倾斜地传播，并且耗散开始。由于渡越时间阻尼，磁声极化衰减得更快，只留下阿尔文模式。这种幸存模式现在表现出磁场的空间变化，导致同步辐射中的局部最大值和最小值，即条纹。我们属性的初始波生成的贝尔不稳定性，这与共振生成的上游阿尔芬波，产生了一个优选的波长，因此，单波周期的条纹被视为。基于对由于湍流级联和渡越时间阻尼的阻尼率的估计，我们估计了条纹的可见性对冲击波能量的依赖性，并确定了第谷SNR中$6\times 10^{14} - 1\times 10^{15}$ eV范围内的最大宇宙线能量。
2015-03-25 astro-ph.HE
Evidence of gradients of density and magnetic field in the remnant of Tycho's supernova
本研究利用第谷超新星遗迹的多波段观测数据，推导出其激波后密度、磁场强度等物理量的空间分布，发现密度梯度朝西北、磁场梯度沿银道面朝东，并讨论了对伽马辐射解释的意义。
2024-07-15 astro-ph.HE
Swift/BAT detection of hard X-rays from Tycho's Supernova Remnant: Evidence for Titanium-44
我们报告斯威夫特/BAT调查观测第谷的超新星遗迹，在104个月内执行的任务的发射。在低于50 keV时检测到具有高显著性（>10 sigma）的残余物。我们检测到显着的硬X射线发射在60-85千电子伏波段，以上的连续水平预测一个简单的同步加速器模型。观测到的过剩的位置与放射性钛-44的线发射一致，到目前为止只报道了II型超新星爆炸。我们讨论的背景下，银河系的超新星率，和Ia型超新星的核合成这些结果的影响。
2014-11-04 astro-ph.HE
Stochastic re-acceleration and magnetic-field damping in Tycho's supernova remnant
许多研究表明，粒子反馈的冲击波加速和非常有效的磁场放大与阿尔夫维尼克漂移相结合，需要解释相当软的无线电频谱和观测到的第谷信噪比的狭窄边缘。我们表明，宽带频谱的第谷的SNR可以很好地解释时，占随机加速作为一个次要的过程。在激波下游的湍流区域中，粒子的再加速应该足够有效，以在几十年的能量上影响粒子谱。在这种情况下，所谓的Alfvénic漂移和激波结构上的粒子反馈是不需要的。此外，我们调查是否同步辐射损失或磁场阻尼在非热灯丝的形成中发挥更深刻的作用。我们解决了完整的粒子输运方程在测试粒子模式使用SNR等离子体流的流体动力学模拟。根据所考虑的模型，背景磁场可以根据感应方程计算，也可以遵循解析分布。下游区域的快波提供了动量空间中粒子的扩散。我们表明，如果考虑磁场阻尼和粒子的随机再加速，可以很好地解释第谷的宽带谱。虽然不像标准DSA那样有效，但随机加速度会在粒子光谱上留下印记，这在无线电波长的发射中尤其明显。我们发现一个较低的极限冲击后的磁场强度$\sim330\,\mathrm{μG}$，这意味着有效的放大，即使对于磁场阻尼的情况。在射电范围内形成丝状体需要磁场阻尼，而X射线丝状体的形状是由同步辐射损耗和磁场阻尼共同决定的。
2020-06-08 astro-ph.HE
Time Variability of Nonthermal X-ray Stripes in Tycho's Supernova Remnant with Chandra
通过分析2000、2003、2007、2009和2015年获得的第谷超新星遗迹（SNR）的Chandra数据，研究了SNR西南部同步辐射X射线的时变特征，该区域是硬X射线发射的条带结构。通过比较每个时期获得的X射线图像，我们发现条纹区最北部的一个结状结构在2015年变得特别明亮。我们还发现了一个明亮的平行结构，随着它向外移动，逐渐变得暗淡和狭窄。我们的谱分析表明，不仅非热X射线通量，而且光子指数的结状结构的变化，每年。在2000年至2015年期间，小结节显示$\sim 70\%$变亮和$ΔΓ\sim 0.45$硬化。如果磁场被放大到$\sim 100~\mathrm{μG}$和/或如果磁湍流随时间显著变化，则可以解释时间变化性。
2020-04-15 astro-ph.HE
On the Hadronic Gamma-ray Emission from Tycho's Supernova Remnant
超新星遗迹的强子γ射线辐射是检验宇宙线质子冲击加速的重要工具。第谷是银河系中十几个被认为发射强子伽马射线的SNR之一。然而，这是其中唯一一个提出强子发射是由与低密度（~0.3 cm^{-3}）环境介质相互作用引起的。在这里，我们提出了一个替代强子的解释与适度的转换效率（1%的顺序），这个年轻的残余。在这样的效率下，从射电和X射线同步加速器光谱中导出正常的电子质子比（10^{-2}量级），从强子伽马射线通量中导出至少高一个数量级的平均环境密度。这一结果与从Tycho SNR北部到东部存在稠密介质的多波段证据一致。SNR云的关联，结合HI吸收数据，有助于限制迄今为止有争议的距离第谷，并导致估计为2.5千秒差距。
2012-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measurement of anisotropies in Supernova Remnant observations and their interpretation using numerical models
通过计算超新星遗迹图像的功率谱测量其各向异性，结合三维流体模型和钱德拉观测，识别主导角尺度并估算星周气体密度及抛射物轮廓，为爆炸机制提供线索。
2024-03-18 astro-ph.HE
X-ray polarimetry reveals the magnetic field topology on sub-parsec scales in Tycho's supernova remnant
超新星遗迹通常被认为是通过扩散冲击加速产生银河系大部分宇宙射线的。然而，许多问题的物理条件，在冲击波前，如磁场形态接近粒子加速网站，仍然开放。在这里，我们报告的检测局部偏振信号的同步辐射X射线发射区的第谷的超新星遗迹的成像X射线偏振探测器。推导出的X射线同步辐射的偏振度在整个残骸上平均为9+/-2%，在边缘为12+/-2%，高于在射电波段观察到的7-8%的偏振值。在西部地区，极化程度为23+/-4%。第谷的X射线偏振度比仙后座A高，表明磁场更有序或最大湍流尺度更大。测得的切向极化方向对应于径向磁场，并与在无线电波段观察到的一致。这些结果与激波附近径向磁场的各向异性级联产生的湍流的预期是一致的，我们推导出磁场放大因子为3.4+/-0.3。该值显著小于从加速度模型预期的值的事实指示高度各向异性的磁场湍流，或者发射电子或者有利于较低湍流的区域，或者由于流体动力学不稳定性而在磁场取向优选径向取向的地方附近积累。
2023-01-22 astro-ph.HE
Shock acceleration of electrons in the presence of synchrotron losses: I. test particle theory
本文讨论了在同步辐射能量损失的情况下，电子在非相对论冲击波中的输运方程的半解析解。我们计算了任意扩散系数的激波上游和下游任意点处的加速（测试）粒子谱，并将结果专门用于三种情况：1）动量扩散常数（$D(p)=D_{0}$），2）玻姆扩散（$D(p)\propto p$）和3）柯尔莫哥洛夫扩散（$D(p)\propto p^{1/3}$）。特别重要的是在电子光谱中的截止形状的确定，这取决于在冲击区的粒子感觉到的扩散特性。这种形式可以推广到由加速粒子的动力学反应引起的上游前兆激波的情况。
2009-12-10 astro-ph.HE
Spatially resolved broad-band synchrotron emission from the non-thermal limbs of SN1006
我们提出了~ 400 ksNuSTAR观测的东北（NE）和西南（SW）非热肢的银河SNR SN 1006。我们发现了三个在> 50 keV下检测到X射线发射的源。其中两个被确定为背景活动星系核。我们提取的NuSTAR光谱从几个区域沿非热肢，并共同分析它们与XMM-牛顿光谱和无线电数据。宽带无线电/X射线光谱可以很好地描述与同步辐射模型从一个单一的人口CR电子的能量分布和指数截止。对于东北和西南两个分支，电子粒子分布函数（PDF）的幂律指数为~1.88-1.95，并且我们没有发现该指数在不同能量（曲率）下变化的显著证据。同步辐射参数存在显著的空间变化。最高能量的电子在膨胀速度最低的区域被加速，这与Tycho的SNR中发现的相反。除了从非热边缘中心到更大方位角的同步辐射逐渐变陡之外，我们还发现在SW边缘的三个区域中，激波遇到更高密度的环境介质时，发射光谱和PDF都明显变平。东北翼也显示出显着更高的截止能量的PDF比西南翼。通过比较两个非热肢的TeV辐射和GeV辐射的对称性，我们得出结论：环境介质和磁场的不对称性可能对CR轻子的加速和辐射产生了很大的影响.
2018-07-25 astro-ph.HE
Synchrotron Self-Compton Emission by Relativistic Electrons under Stochastic Acceleration: Application to Mrk 421 and Mrk 501
我们研究的适用性的随机电子加速到两个高同步辐射峰值耀变体，Mrk 421和Mrk 501，假设同步辐射自康普顿发射的伽马射线。我们的模型考虑了一个以相对论速度移动的发射区域，在这个区域中，非热电子被加速，并与它们发射的光子一起达到稳态能谱。数值求解了电子和光子的动力学方程，给出了磁流体动力学（MHD）扰动的驻波数谱，这是负责电子加速和逃逸。我们的简单公式似乎再现了两个良好采样的，长期平均的光子光谱。为了将模型拟合到从无线电到X射线波段的发射分量，我们需要比柯尔莫哥洛夫谱更陡的波谱指数和有效的粒子逃逸。虽然该模型提供了一个自然的解释的高能量截止的电子能量分布，导出的物理参数提出了一个问题的能量预算，如果与Alfv{é}n速度的MHD波被假定为加速剂。
2015-02-11 astro-ph.HE
Investigating the high-frequency spectral features of SNRs Tycho, W44 and IC443 with the Sardinia Radio Telescope
超新星遗迹射电连续谱的主要特征是简单的同步辐射。此外，电子加速机制可以以特定的方式塑造光谱，特别是在高射频下。这些特征与当地星际介质与SNR相互作用的年龄和特殊条件有关。虽然预计大量的无线电发射高达$20-50$ GHz，但缺乏10 GHz以上SNR的灵敏度高分辨率图像，并且不容易实现，特别是在银河平面的混乱区域。在2016年2月至3月使用撒丁岛射电望远镜进行早期科学观测的框架内，我们获得了第谷，W 44和IC 443 SNR的高分辨率图像，这些图像提供了21.4 GHz的精确积分通量密度测量：第谷为8.8 $\pm$ 0.9 Jy，W 44为25 $\pm$ 3 Jy，IC 443为66 $\pm$ 7 Jy。我们将SRT测量与文献中的无线电数据相结合，以获得这些SNR的集成和空间分辨光谱，并找到显着的频率和区域相关的光谱斜率变化。对于第一次，我们提供了直接的证据，在无线电频谱能量分布的W 44在指数截止频率为15 $\pm$ 2 GHz的频谱中断。这一结果限制了在$6-13$ GeV范围内的加速电子的最大能量，与间接来自AGILE和\textit{Fermi} -LAT伽马射线观测的预测一致。关于IC 443，我们的研究结果证实了在$20-70$ GHz附近的积分光谱中明显存在一个凸起，这可能是由旋转灰尘排放机制引起的。
2018-05-07 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Supernova Remnants as the Sources of Galactic Cosmic Rays
宇宙射线的起源在被发现几百年后仍有许多未解之谜。超新星遗迹一直是银河系宇宙射线最可能的来源。我在这里讨论一些最近的证据，表明超新星遗迹确实可以有效地加速宇宙射线。对于这次会议专门的天文研究所乌得勒支我把重点放在工作是在我的小组，但放在更广泛的背景下：有效的宇宙射线加速和宇宙射线逃逸的意义，同步辐射和磁场放大的证据，来自宇宙射线前体的潜在X射线同步辐射，最后，我总结了宇宙射线逃逸对像第谷这样的Ia型遗迹和像Cas A这样的核心坍缩遗迹的影响。
2012-06-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Polarization properties of synchrotron sources from simulations of relativistic magnetohydrodynamic turbulence
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；INFN , Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）
本研究首次利用三维相对论MHD湍流模拟和加速版ECHO代码分析同步辐射偏振，揭示磁化涨落幅度对线偏振度及统计特性的影响，并与PWNe观测和解析估计吻合。
2025-10-06 astro-ph.HE
A Novel Emission Spectrum From A Relativistic Electron Moving In A Random Magnetic Field
本文数值计算了高能天体物理源中小尺度湍流磁场中相对论电子的辐射谱。这种辐射谱由强度参数$a = λ_{B}} e|B|/mc^2$表征，其中$λ_{B}}$是湍流场的长度尺度。当$a$远大于辐射电子$γ$的洛伦兹因子时，实现同步辐射，而$a\ll 1$对应于所谓的抖动辐射状态。因为对于$1<a<γ$我们不能使用任何一种近似，我们应该求助于Lienard-Wiechert势来计算辐射谱，这在本文中进行。我们假设柯尔莫哥洛夫湍流产生随机磁场，注入单能电子，求解运动方程，并计算辐射谱。我们用$γ= 10$对$a$的几个值进行了数值计算。我们得到了各种类型的光谱范围之间的抖动辐射和同步辐射。对于$a\sim 7$，光谱呈现出一种新的形状，这一点迄今为止还没有被注意到。它在中能区类似于同步加速器谱，但在低频区它是破幂律的，而在高频区在同步加速器截止之外出现额外的幂律分量。我们给出了这些特征的物理解释。
2011-06-11 astro-ph.HE
Low X-ray emission challenges supernovae remnants as the source of cosmic-ray electrons
年轻超新星遗迹SN 1006、开普勒、第谷、RCW 86和Cas A的X射线同步辐射大致由$νL_ν\sim 10^{45}\rm{erg}/t$给出，其中$t$是遗迹的年龄。发射X射线发射的电子快速冷却，这意味着X射线发射是量热的，并且等于宇宙射线（CR）电子加速效率的一半（每对数间隔的粒子能量，在多TeV能量下）。假设Sedov-Taylor展开，所得的CR电子产率/SNR估计为$E^2dN_e/dE\approx 6νL_νt \sim 10^{46}\rm erg$。这比解释在$E\sim 10\rm GeV$观测到的电子CR所需的量低了大约两个数量级。可能的解决方案是1。与$E\sim 10\rm TeV$相比，在$E\sim 10\rm GeV$处允许更多能量的软加速度谱，2.在SNR演进的后期阶段增加的加速效率（不太可能），或者3. SNR不是CR电子的来源。
2014-04-19 astro-ph.HE
Unfolding the X-ray Spectral Curvature of Mkn 421 for Further Clues
Mkn 421的X射线观测显示出显著的光谱曲率，可以用对数抛物线函数再现。光谱也可以拟合的分析模型，考虑同步辐射的电子分布，加速在冲击波前与能量相关的扩散（EDD模型）。利用EDD模型对NuSTAR和Swift-XRT观测数据进行了不同通量状态下的光谱拟合，结果表明模型参数具有较强的相关性。我们对这种相关性进行了详细的调查，以破译隐藏在下面的信息。该模型预测的同步辐射峰值能量与峰值光谱曲率，这是一致的情况下MKN 421。表达的磁流体动力学湍流能量指数的扩散的能量依赖性，它出现的湍流转移从Kolmogorov/Kraichnan型玻姆极限在高通量状态。此外，EDD模型的最佳拟合参数之间的相关性，让我们得到的表达式的产品的源磁场（B）和喷流多普勒因子（$δ$）的同步辐射和康普顿峰值能量。同步加速器峰值能量使用同步Swift-XRT和NuSTAR观测获得;而康普顿峰值能量通过对存档光谱峰值进行线性回归分析来估计。推导出的$δ$ B在很宽的范围内变化，但是，它满足合理以及估计值单独从谱峰能量独立的EDD模型。这突出了电子扩散的微观描述与决定Mkn 421宽带光谱的宏观量之间的合理联系。
2020-09-28 astro-ph.HE
QUIJOTE scientific results -- XIII. Intensity and polarization study of supernova remnants in the QUIJOTE-MFI wide survey: CTB 80, Cygnus Loop, HB 21, CTA 1, Tycho and HB 9
本研究利用 QUIJOTE-MFI 巡天数据测量了六个超新星遗迹的强度与偏振光谱，证实了部分遗迹的弯曲幂律谱特征，发现成熟遗迹射电光谱指数更平坦，并给出了反常微波辐射上限。
2023-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Synchrotron polarization with a partially random magnetic field: general approach, and application to X-ray polarization from SNRs
本文提出优化数值方案，将同步辐射偏振诊断扩展到带截断的粒子能谱及有序—各向异性随机场组合，并用于解释SN 1006等年轻超新星遗迹的IXPE观测。
2024-05-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
The synchrotron component study in a spectral energy distribution of blazars
利用ASDC的同步辐射能量分布生成工具，利用文献中的宽带数据，对877颗耀变体的同步辐射能量分布进行了研究。我们的样本包括423个平谱射电源（FSRQs），361个BL Lac天体和候选者，以及93个不确定类型的耀变体。对875个天体的同步辐射峰值频率（$ν_{peak}^{s}$）进行了估算，并将它们分为高、中、低同步辐射峰值源（HSP/ISP/LSP）。在我们的样本中，有42个HSP具有$ν_{peak}^{s} > 10^{16.5}$ Hz，222个ISP具有$10^{14.5} < ν_{peak}^{s} < 10^{16.5}$ Hz，611个LSP具有$ν_{peak}^{s} < 10^{14.5}$ Hz。我们已经计算出$ν_{peak}^{s}$的平均值，对于FSRQ为$10^{13.4 \pm 1.0}$ Hz，对于BL Lac为$10^{14.6 \pm 1.4}$ Hz。发现FSRQ和BL Lac耀变体以及BL Lac的RBL和XBL型的$ν_{peak}^{s}$和4.8 GHz的通量密度具有不同的分布（如显著性水平为0.05的Kolmogorov-Smirnov检验所示）。BL Lac的$ν_{peak}^{s}$值分布比FSRQ更宽。根据我们的估计，在我们的BL Lac样品中没有超高能量峰值对象（具有$ν_{peak}^{s} > 10^{19}$…
2015-08-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Magnetic Fields in Young Supernova Remnants with IXPE
本文利用IXPE对Cas A、Tycho、SN 1006和RX J1713.7-3946等年轻超新星遗迹的X射线偏振观测，研究激波附近磁场几何与湍流水平，揭示高效粒子加速条件并比较不同遗迹的磁场性质差异。
2024-10-04 astro-ph.HE
A study of Kepler supernova remnant: angular power spectrum estimation from radio frequency data
超新星遗迹（SNRs）具有各种各样的整体形态以及丰富的结构在广泛的尺度。对这些结构的定量研究可能揭示出膨胀喷出物与周围介质相互作用和湍流引起的密度和磁场的波动。我们利用$1.5$ GHz（L波段）和$5$ GHz（C波段）VLA数据估算了Kepler SNR同步辐射起伏的角功率谱$C_{\ell}$。这是使用$C_{\ell}$的新颖的、基于可见性的、锥形网格估计来完成的。我们发现，对于$\ell = (1.9 - 6.9) \times 10^{4}$，功率谱是一个破幂律，在$\ell = 3.3 \times 10^{4}$处有一个破缺，破缺前后分别是$-2.84\pm 0.07$和$-4.39\pm 0.04$的幂律指数。斜率$-2.84$与2D Kolmogorov湍流和Tycho SNR的早期测量值一致。我们将断裂解释为与SNR（$0.35 $ pc）的外壳厚度相关，该厚度大致匹配$\ell = 3.3 \times 10^{4}$（即，$0.48$ pc）。然而，对于$\ell > 6.9 \times 10^{4}$，L波段的估计$C_{\ell}$可能具有来自前景的主要贡献，而对于C波段，幂律斜率$-3.07\pm 0.02$与$3$ D Kolmogorov湍流大致一致，就像在大$\ell$处观察到的Cas A和Crab SNR。
2019-09-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the influence of shock-cloud interactions on the nonthermal X-ray emission from the supernova remnant RCW 86
针对超新星遗迹激波环境对非热X射线的影响问题，通过XMM-Newton观测RCW 86激波-云作用区，发现激波遇云减速使热X射线增强、同步X射线偏暗偏软，揭示遗迹差异或源于致密物质团块性。
2023-10-03 astro-ph.HE hep-ex
Uncovering magnetic turbulence in young supernova remnants with polarized X-ray imaging
对年轻超新星遗迹的X射线和伽马射线观测提供了粒子加速到至少TeV能量的确凿证据。年轻SNR的高空间分辨率X射线图的分析表明，粒子加速过程伴随着强烈的非绝热放大的磁场。如果费米加速是产生高能宇宙射线（CR）的机制，放大的磁场必须是湍流和CR驱动的不稳定性是其中最可能的机制，将冲击冲压压力转化为磁湍流。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一个复杂的现象，其中包括磁模的放大、激波处的各向异性模变换以及湍流级联的非线性物理。极化X射线同步辐射的超相对论电子加速在SNR冲击产生的薄层后面的冲击，是不受法拉第去极化效应。这些因素打开的可能性，研究磁湍流的一些属性，在这里，我们提出了偏振X射线同步辐射图SNR壳假设不同的模型的磁湍流级联。结果表明，不同的各向异性湍流模型可以区分通过测量的优势偏振角方向。我们讨论了这些功能的检测第谷的SNR与下一代的X射线偏振仪，如成像X射线偏振探测器（IXPE）。
2020-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
X-ray polarization: A view deep inside cosmic ray driven turbulence and particle acceleration in supernova remnants
本文在扩散激波加速和非线性磁湍流框架内，建立了年轻超新星遗迹高偏振X射线同步辐射模型，揭示了各向异性湍流对偏振特性的影响，并指出该机制可推广至黑洞喷流激波。
2024-07-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Radial Profiles of Non-thermal Emission from Supernova Remnant RX J1713.7-3946
超新星遗迹RX J1713.7-3946（也称为G347.3-0.5）具有最大的表面亮度，详细的光谱和壳型形态，是最明亮的TeV源之一。最近的H.E.S.S. RX J1713.7-3946的观测表明，\textbf{a}破坏了GeV-TeV γ能谱的幂律谱，γ射线空间径向轮廓比X射线带更宽。基于扩散激波加速模型，通过求解球对称流体动力学方程和粒子输运方程，研究了RX J1713. 7 -3946的多带非热辐射和在$γ$射线辐射轻子方案下两个选定区域的表面亮度径向分布.结果表明：（1）扩散系数具有弱的能量依赖性，且符合Kolmogorov型扩散系数：（2）由于激波下游区域可能存在湍流，不同环境下磁场强度随半径呈线性或非线性变化，激波前缘可能存在压缩放大;（3）从射电到X射线波段的非热光子主要是相对论电子的同步辐射，如果GeV-TeV的γ射线是这些电子与背景光子相互作用产生的逆康普顿散射，则除了更扩展的$γ$射线发射之外，可以再现X射线和γ射线径向分布。
2021-03-04 astro-ph.HE
Evidence for a shock-compressed magnetic field in the northwestern rim of Vela Jr. from X-ray polarimetry
本研究分析IXPE观测，首次测定Vela Jr西北边缘呈切向磁场，为年轻超新星遗迹存在切向磁场提供新例证。
2024-10-27 astro-ph.HE
Radiative PIC simulations of relativistic pair plasma: multiple interacting current sheets and turbulent evolution
INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所，阿切尔西天文台）；SETI Institute（搜寻地外文明研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学，物理与天文系）；INFN, Via G. Sansone 1（意大利国家核物理研究所）；IAPS, INAF（国际空间科学研究所，意大利国家天体物理研究所）；ENEA, NUC Department（意大利国家新 technologies、能源和可持续经济发展署，核能部门）；Institut für Theoretische Physik, Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学，理论物理研究所）
本文通过二维相对论粒子-网格（PIC）模拟研究了在高能天体物理环境中，如脉冲星风 nebula 中的粒子加速区域和相对论喷流中，多个相互作用电流片的辐射磁重联动力学，揭示了非线性湍流演化及同步辐射加速机制。
2026-05-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radio polarimetry signatures of strong magnetic turbulence in Supernova Remnants
我们讨论了年轻壳型超新星遗迹前向激波附近偏振射电波段同步辐射的发射和输运，其中X射线数据表明湍流磁场的强烈放大。通过波的叠加来模拟磁湍流，计算了磁湍流的极化度和磁极化方向，即与常规电极化的强度方向成$90^\circ$。我们发现，即使在没有内部法拉第旋转的情况下，各向同性强湍流也会产生弱偏振的射电辐射。如果各向异性施加在磁场结构上，极化程度可以显着增加，提供内部法拉第旋转是低效的。对于冲击压缩和具有均匀场的混合物，极化度的增加伴随着磁极化角与主导磁场分量的方向的相当精确的对准，这意味着在冲击压缩的情况下边缘处的切向磁极化。我们将我们的模型与第谷遗迹的高分辨率无线电偏振测量数据进行比较。利用内部法拉第旋转的情况下，我们找到一个软限制的磁湍流的振幅，$δB \lesssim 200\ {\rm μG}$。这些数据是兼容的湍流磁场叠加在一个径向大规模的领域类似的振幅，$δB\simeq B_0$。另一种可行的方案涉及各向异性湍流，在径向方向上具有更强的振幅，如在最近的MHD模拟中观察到的冲击传播通过介质具有显着的密度波动。
2009-02-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ultrahigh-energy cosmic ray interactions as the origin of very high energy $γ-$rays from BL Lacs
我们解释了观测到的多波长光子光谱的BL Lac对象在非常高的能量（VHE，$E \gtrsim 30$ GeV），使用一个轻强子发射模型。用单区轻子辐射拟合同步辐射峰。随后，计算SSC谱，使得其延伸到所考虑的射流参数的可能的最高能量。超过这个能量的数据点，也在整个VHE范围内很好地解释使用强子发射模型。超高能宇宙射线（UHECR，$E\gtrsim 0.1$ EeV）从源中逃逸出来，在宇宙学距离上传播时与河外背景光（EBL）相互作用，引发能量低至$\sim1$ GeV的电磁级联。由此产生的光子谱在$\sim1$ TeV能量处达到峰值。我们考虑一个随机湍流河外磁场（EGMF）的Kolmogorov功率谱找到生存率的UHECR在0.1度的传播方向，观察者位于。我们限制自己的EGMF，$B_{\rm rms}\sim 10^{-5}$ nG，从UHECR相互作用的光子光谱能量分布（SED）的显着贡献的RMS值。我们发现，UHECR相互作用的EBL和二次级联发射可以拟合伽马射线数据从BL湖，我们认为在最高的能量。UHECR所需的光度和相应的喷流功率低于这些BL Lac中超大质量黑洞的爱丁顿光度。
2019-12-13 astro-ph.HE
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
Constraining the shear acceleration model for the X-ray emission of large-scale extragalactic jets
强烈的X射线发射的性质，从强大的河外喷流在大（$>1$千秒差距）规模仍有争议。由于缺乏GeV波段的伽马射线发射，引起电子对CMB的逆康普顿散射的方案受到了挑战。另一种方法是假设同步辐射是由一个独特的超高能电子群产生的。在这里，我们提出了一个具体的尝试，应用这种情况下，探索特定的模型，其中超高能电子加速在剪切层周围的射流。我们限制的研究，非相对论性的流动和粒子加速处理的福克-普朗克方程。观测到的低能（无线电、光学）和X射线发射之间的关系促使我们假设，所需的预加速粒子数是由负责加速低频发射电子的冲击提供的。我们将该模型应用于PKS 0637-752和PKS 1136-135，两个最好的研究对象的喷气机的主要节点的排放。对于所采用的基准参数组，射流功率不超过$10^{48}$ erg s $^{-1}$的极限值的条件约束了$10$ $μ$ G以上的磁场，并且指示PKS 0637-752的中等聚束（$δ\simeq 2$）。对于这两种源，如果剪切层中的磁湍流遵循柯尔莫哥洛夫谱（$I(k)\propto k^{-q}$和$q=5/3$），则可以满足电子加速比辐射冷却更快的要求，但在类似玻姆的情况下（$q=1$）不能满足。
2020-12-29 astro-ph.HE
Closure relations of Gamma Ray Bursts in high energy emission
同步辐射外激波模型预测了不同环境密度分布、电子光谱指数、电子冷却制度和光谱区域的伽马射线暴余辉期间光谱（$β$）和时间（$α$）指数的演化。我们研究了2008年8月至2018年8月期间，由\textit{Fermi}-LAT（\textit{Fermi} -LAT）观测到的伽玛暴与$α$和$β$之间的关系，即所谓的“闭合关系”。在这项工作中使用的光谱和时间指数为> 100 MeV的发射从\textit{Fermi} -LAT确定的第二费米-LAT伽马射线暴目录（2FLGC）。我们选择的伽玛暴的光谱和时间指数约束良好（58个长持续时间的伽玛暴和1个短持续时间的伽玛暴），并将每个伽玛暴的最佳匹配关系。结果，我们发现，一些伽玛射线暴所需的总能量密度在磁场（$ε_{B}$ $\lesssim$ 10 $^{-7}$）包含的一个非常小的部分。电子光谱指数$\mathit{p}$的平均值和标准差分别为2.40和0.44。与快速冷却的伽玛暴相比，满足缓慢冷却的闭合关系的伽玛暴倾向于具有更软的$\mathit{p}$值。此外，Kolmogorov-Smirnov检验的两个$\mathit{p}$分布的快速和缓慢冷却拒绝了一个假设，这两个分布是从单一的参考分布与3.2 $σ$的显着性。最后，对于长持续时间的伽玛暴，均匀密度介质优于像距离平方的倒数那样减小的介质。
2019-10-11 astro-ph.HE
Three-Dimensional Simulations of MHD Turbulence Behind Relativistic Shock Waves and Their Implications for GRBs
相对论天体物理现象，如伽马射线暴（GRB）和活动星系核，往往需要长寿命的强磁场。在这里，我们报告的三维特殊相对论磁流体动力学（MHD）模拟探索放大和衰减的宏观湍流发电机激发所谓的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性（RMI;瑞利-泰勒型不稳定性）。这种不稳定性是激波与周围密度波动相互作用的必然结果。我们发现，在几个涡流周转时间的磁能指数增长，然后，随着动能湍流的衰减，衰减的时间幂律指数为-0.7。磁能分数可以达到$epsilon_B \sim$ 0.1，但取决于初始磁场强度。我们发现，磁能增长至少两个数量级相比，立即后面的冲击的磁能。这种最小程度的放大并不取决于初始密度波动的幅度，而生长时间尺度和最大磁能取决于密度的不均匀程度。从Kolmogorov级联到MHD临界平衡级联的转变发生在初始不均匀性尺度的$\sim$ 1/10处，这限制了最大同步极化小于2%。新的结果包括避免与RMI湍流的电子冷却，湍流光球模型通过RMI，和浅衰减的早期余辉从RMI。我们还对具有相对论速度弥散的自由衰减湍流进行了模拟。我们发现，相对论湍流开始衰减的速度远远超过一个涡周转时间，因为快速的冲击耗散，这不支持Narayan和Kumar的相对论湍流模型。
2011-03-02 astro-ph.HE
Study of the effect of turbulent interstellar mediums on young supernova remnant morphology
本文通过三维纯流体动力学模拟和Kolmogorov密度扰动，检验湍流ISM对年轻超新星遗迹结构的影响，发现其可解释爆炸波与接触间断面接近及第谷速度平台。
2022-12-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
On the Unified View of Extragalactic Sources based on their Broadband Emission Properties
随着河外星系源尺寸的增加，我们对喷流活动星系核统一的理解也有了很大的进展。本文在大样本射电源的基础上，对3FGL中的680个blazar（279个FSRQs和401个BL Lac）和INTEGRAL巡天中的64个Seyfert星系（3个窄线星系，34个规则Seyfert 1和27个规则Seyfert 2）进行了统计检验。我们分别计算了射电到X射线、射电到γ射线和X射线到γ射线波段的高能分量的同步辐射（SS）、康普顿（CS）和逆康普顿（IC）连续谱。结果表明，从连续光谱的分布，塞弗特星系形成的分布的尾巴，暗示类似的潜在的历史和演化。对连续光谱的两样本Kolmogorov-Smirnov检验（K. S检验）表明，Seyfert星系与BL Lac和FSRQs的光谱在低能分量上存在差异，而在高能分量上没有明显差异，这意味着Seyfert星系、BL Lac和FSRQs的高能辐射可能是由相同的发射机制引起的.在每个单独的子样本中，SS/CS和IC/CS平面上的分布有规律的序列。我们的样本的线性回归分析产生显着的正相关（r大于0.60）之间的SS/CS和IC/CS数据。这在IC/SS数据中转变为反相关（r大于-0.60）。这些结果不仅与耀变体的统一方案相一致，而且表明Seyfert星系可以与经典射电活动星系核统一起来。
2021-07-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
