Modeling of GeV-TeV gamma-ray emission of Cygnus Cocoon
作为银河系中能量最重要的发电站，OB-星协和超级气泡可能是银河系宇宙射线（CR）的重要加速场所。与超级气泡和星团有关的伽马射线源的发射轮廓表明，大质量恒星的风会持续加速粒子。最明亮的银河伽马射线源之一是天鹅座茧超级气泡，由多个仪器观察到，如费米-LAT，ARGO，以及最近的HAWC。本文讨论了超气泡中粒子的加速和输运模型，以解释天鹅茧的GeV-TeV γ能谱，该能谱在约1 TeV处有一个破缺。结果表明，高能质子的强子相互作用产生的伽马射线加速的大质量恒星和超新星在天鹅茧的风的冲击系综可以解释的意见。在最高能量的质子光谱形状取决于磁流体波动谱在茧。天鹅茧的可行解决方案可能适用于其他一些表现出类似行为的协会。我们简要地讨论了粒子加速过程的相似性和差异，在扩展的超级气泡和紧凑的年轻大质量恒星的集群为代表的Westerlund 1和2伽马射线源。
2022-03-18 astro-ph.HE
On the Evolution of the Maximum Energy of Accelerated Particles in Young Supernova Remnants
在文献中，一般假设年轻的超新星遗迹（SNRs）即使在早期阶段也会加速粒子，直到Sedov-Taylor或绝热阶段开始时，粒子才会逃逸，此时加速粒子的能量达到最大值。然而，这些计算并没有考虑到在喷出物为主的阶段详细的流体动力学膨胀，并接近Sedov阶段。使用解析近似，我们探索不同的环境中，SNR可能会演变，并研究如何粒子加速的最大能量，其时间演变，取决于各种参数。我们考虑到环境磁场和它的放大共振或非共振模式。我们的研究表明，粒子被加速到的最大能量通常是在喷出物占主导地位的阶段达到的，早在Sedov阶段开始之前。对于在其大质量恒星的风中演化的SNe来说，在演化的早期就达到了最大能量。我们简要探讨了超新星遗迹在风泡或超级气泡等环境中膨胀的后果。
2012-06-21 astro-ph.HE
Associated molecular and atomic clouds with X-ray shell of superbubble 30 Doradus C in the LMC
剑鱼座30 C是一个超级气泡，它发出本星系群中最明亮的非热X射线和TeV伽马射线。为了探索高能辐射与星际介质之间的详细联系，我们利用阿塔卡马大型毫米波$/$亚毫米波阵列（ALMA）、阿塔卡马亚毫米波望远镜实验和澳大利亚望远镜紧凑阵列（分辨率高达3 pc）进行了新的CO和HI观测。$^{12}$ CO（$J$ = 1-0）发射的ALMA数据显示了23个分子云，其典型直径为$\sim$ 6-12 pc，质量为$\sim$ 600-10000 $M_{\odot}$。与$\sim$ 3 pc分辨率的$XMM$ - $Newton$ X射线的比较表明，X射线向这些云增强。CO数据与HI数据相结合，以估计星际质子总数。比较星际质子柱密度和X射线强度，发现X射线强度随质子总量的增加而增强。这很可能是由于磁流体动力学模拟模拟的激波-云团相互作用造成的（Inoue等人，2012年，ApJ，744，71）。此外，我们注意到一个趋势，即X射线光子指数随距离中心的高质量星团，这表明宇宙射线电子被加速的一个或多个超新星在集群。基于这些结果，我们讨论了星际介质在宇宙线粒子加速中的作用。
2021-06-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Origin of Galactic Cosmic Rays as Revealed by their Composition
银河系宇宙射线（GCR）被认为是在强烈的冲击中加速的，这些冲击是由横扫星际介质的大质量恒星风和超新星爆炸引起的。但是直到现在，从其中提取CR的星际介质的相位仍然难以捉摸。在这里，我们详细研究GCR源的组成推导出最近的测量AMS-02，旅行者1号和SuperTIGER实验，以获得信息的组成，电离状态和尘埃含量的GCR源水库。我们发现，CR材料的挥发性元素主要是加速从等离子体的温度高于$\sim 2$ MK，这是典型的热介质中发现的银河超级气泡的大规模恒星风和超新星爆炸的活动提供能量。另一个GCR成分是导致$^{22}$ Ne过剩的原因，它很可能是由于大质量星风在其终端激波中的加速引起的。根据银河系中与CR相关的$γ$射线光度，我们估计了超新星激波和风终止激波中的离子加速效率为$10^{-5}$量级。GCR源成分也显示了星际尘埃中所含的难熔元素优先加速的证据。我们认为，GCR耐火材料也产生于超气泡，从冲击加速和随后的溅射尘埃颗粒不断纳入热等离子体通过热蒸发嵌入分子云。我们的模型很好地解释了测量的所有主要和主要的初级CR从H到Zr的丰度，包括过剩的$^{22}$ Ne。
2021-09-13 astro-ph.HE
Cosmic ray production in supernovae
本文简要回顾了宇宙射线（CR）的起源和加速，着重介绍了一级费米激波加速机制在超新星演化的不同阶段产生CR的情况。我们认为，超新星与trans-relativistic流出，尽管是相当罕见的，可能会加速CR的能量超过10 $^{18}$ eV的第一年的演变。年轻的大质量恒星致密星团中的超新星，以及相互作用驱动的超亮超新星，可能会加速CR远高于PeV制度。我们讨论了加速的大部分银河系的CR孤立的超新星遗迹和逃逸的CR的再加速由OB星协会产生的超气泡中存在的多重冲击。CR驱动的不稳定性，以及超扩散CR运输的磁场放大的影响，讨论了所有速度的非线性冲击，包括trans-relativistic的非热辐射。
2018-01-26 astro-ph.HE
Cosmic Ray Origin: Lessons from Ultra-High-Energy Cosmic Rays and the Galactic/Extragalactic Transition
我们研究银河宇宙射线（GCR）的起源问题，根据光谱最高能量端的数据。我们认为，皮埃尔俄歇天文台和卡斯卡德-格兰德实验的数据表明，银河系和河外成分之间的过渡发生在脚踝的能量在全粒子宇宙射线谱，并在能量的顺序为$10^{17}$ eV的质子。银河系质子如此高的能量似乎很难与一般的观点相一致，即GCR是由单个超新星遗迹（SNRs）的前向激波的标准扩散激波加速过程加速的。我们还审查了各种困难的标准SNR-GCR连接，有关轻元素丰度的演变和显着的同位素异常。我们指出，银河系中超新星注入的大部分能量实际上是在超级气泡中释放的，因此这可能在宇宙射线的起源中发挥重要作用，并且可以以一种相当自然的方式解决标准SNR-GCR场景中的一些持续问题。
2014-10-09 astro-ph.HE
The High Energy X-ray Probe (HEX-P): Galactic PeVatrons, star clusters, superbubbles, microquasar jets, and gamma-ray binaries
本文介绍HEX-P高能X射线探测任务概念，说明其凭借高分辨率成像、宽能段和大有效面积研究银河系PeVatron等宇宙线加速器的同步辐射机制。
2023-11-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
HAWC observations of the acceleration of very-high-energy cosmic rays in the Cygnus Cocoon
能量高达几个PeV的宇宙射线在银河系内被加速。传统上，人们一直认为超新星遗迹是极高能量宇宙射线的主要来源，但理论上很难将质子的能量提高到PeV，观测上也没有证据支持遗迹是能量超过几十TeV的强子的来源。具有这些能量的质子的一个可能来源是银河系中心区域。在这里，我们报告的观测1-100 TeV的伽马射线来自'天鹅茧'，这是一个超级气泡周围的OB 2大质量恒星形成的区域。这些伽马射线可能是由10-1000 TeV的新加速的CR产生的，这些CR来自于封闭的恒星形成区天鹅座OB 2。迄今为止，人们还不知道这样的区域可以将粒子加速到这些能量。所测得的通量很可能是由强子相互作用产生的。茧的光谱形状和发射轮廓从GeV到TeV的能量变化，这揭示了宇宙粒子的运输和历史活动的超级气泡。
2021-08-03 astro-ph.HE
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
Magnetic fields in cosmic particle acceleration sources
本文综述了天体物理粒子加速器中与超新星遗迹、射电星系和星系团中的无碰撞激波有关的一些磁现象。一个特殊的特点是加速粒子可以在物体的磁场演化中起重要作用。我们讨论了一些CR驱动的，磁场放大过程，可能会操作时，扩散冲击加速（DSA）变得有效和非线性。这些过程产生的湍流磁场决定了加速粒子的最大能量，并导致观测到的源光子辐射的特定特征。同样重要的是，如果激波是一个有效的CR加速器，CR电流和压力各向异性对磁场的放大可能会影响激波前体和下游气流中的激波气体温度和压缩。强波动的磁场以上的辐射形成的长度在冲击附近的尺度上的结果在间歇性结构中观察到的同步辐射图像。冲击波前兆中的共振和非共振CR流不稳定性可以产生中尺度磁场，其尺度大小与超新星遗迹甚至超级气泡相当。这开启了一种可能性，即最早期星系中的磁场是由第一代第三星族超新星遗迹和恒星形成区的成簇超新星产生的。
2011-05-01 astro-ph.HE
PeV proton acceleration in Gamma-ray Binaries
本研究通过相对论性MHD数值模拟证实，伽马射线双星中碰撞星风可将0.1 PeV质子加速至PeV以上，高磁化星风提供的高斯量级磁场是关键，且加速上限远超孤立脉冲星的电势降限制，为PeV粒子起源提供新可能。
2024-01-11 astro-ph.HE
Ultra-high Energy Gamma-rays from Past Explosions in our Galaxy
我们银河系中的高海拔水切伦科夫伽马射线天文台和大型高海拔空气簇射天文台发现了超高能光子源，这在过去几年中彻底改变了伽马射线天文学领域。这些放射物有时在与巨大分子云有关的强大超新星或超新星遗迹附近发现。通常认为，这些辐射的起因是超新星爆发产生的激波加速电子的逆康普顿辐射，以及超新星遗迹产生的激波加速质子与分子云中的冷质子的质子-质子相互作用。本文选取了与巨分子云有关的两个超高能光子源LHAASO J2108+5157和LHAASO J 0341 +5258，但在它们附近没有发现强脉冲星或超新星遗迹，提出了一种假设，即在这些源的局部环境中注入了来自过去爆炸的激波加速电子和质子，发生在几千年前我们发现，所观察到的超高能光子通量可以解释与时间演化的相对论电子和质子谱产生的二次伽马射线。
2021-12-16 astro-ph.HE
Supernova connection of unidentified ultra high energy gamma-ray source LHAASO J2108+5157
我们提出了一个简单的唯象模型的强子之间的相互作用加速的质子在一个老的超新星遗迹（SNR）和冷质子位于相关的分子云（MC）。来自旧SNR的加速质子逃离SNR冲击波阵面，并在较早的时间注入MCs，通过质子-质子非弹性相互作用产生超高能伽马射线和中微子。我们还考虑到加速和随后逃逸的电子从SNR冲击波阵面。逃逸的电子在注入MC后通过各种辐射冷却机制产生伽马射线。我们用这封信中讨论的模型来解释的多波长（MWL）光谱能量分布（SED）的不明银河系超高能伽玛射线源LHAASO J2108+5157。我们还讨论了在其他情况下应用该模型的可行性。未来的观测可以测试这封信中讨论的模型的可行性，这将反过来证实SNR实际上可以将粒子加速到PeV能量。
2023-01-31 astro-ph.HE
Hard TeV Gamma-Ray Afterglows of Nearby GRB 190829A as a Tentative Signature of Ultra-High-Energy Cosmic Rays Accelerated in Gamma-Ray Burst Jets
本研究针对近邻GRB 190829A的硬TeV伽马射线能谱，提出结合电子自康普顿散射与超高能质子同步辐射的模型，获得了质子能量与总能量的试探性上限，并指出早期观测对揭示超高能质子群至关重要。
2023-04-20 astro-ph.HE
The Production of Ultra High Energy Cosmic Rays during the Early Epochs of Radio-loud AGN
具有百万pc尺度喷流的强射电活动星系核（AGN）在理论上被认为是高能宇宙射线的发射源。最近的射电观测已经建立了一个人口众多的年轻射电大声星系类紧凑（$< 1$ kpc）对称喷流，在形态上类似于大规模活动星系核。我们发现，这些紧凑的活动星系核，所谓的紧凑对称对象（CSO），可以加速质子$10^{20}$ eV在其热点通过费米型机制的假设下有效的加速。所需的磁场强度与从最小能量条件导出的磁场强度相当。我们进一步表明，加速质子可以通过茧的光子场逃逸，而没有显着的能量损失。然而，强大的CSO的局部数密度不足以让CSO为整个观测到的超高能宇宙射线提供能量，最多只能提供百分之几。UHECR的重成分允许更多的CSO将粒子加速到UHECR能量，但逃离茧是困难的。我们评论的方法，可能会测试民间社会组织作为UHECR源。
2011-03-09 astro-ph.HE
On ultra-high energy cosmic ray acceleration at the termination shock of young pulsar winds
脉冲星风星云（PWNe）是自然界中杰出的加速器，因为它们将电子加速到辐射反应极限。受此观察的启发，本文探讨了年轻的脉冲星风星云在脉冲星风的终止激波处将离子加速到超高能量的可能性。我们在这里考虑强大的PWNe，由出生时具有$\sim\,$毫秒周期的光子提供能量。假设这样的质子星存在，至少在中子星诞生后的几年内，并且它们将离子注入风中，我们发现，对于基准旋转周期$P\,\sim\,1\,$ msec和脉冲星磁场$B_{\star}\,\sim\,10^{13}\,$ G，质子可以被加速到Greisen-Zatsepin-Kuzmin截止量级的能量，这意味着基准风光度$L_{\rm p}\,\sim\,10^{45}\,$ erg/s和自旋下降时间$t_{\rm sd}\,\sim 3\times 10^7\,$ s。主要的限制因素是由星云中的同步加速器损失和终止激波的大小决定的;因此，具有$Z\geq 1$的离子可能会被加速到更高的能量。我们推导出一个由源区相互作用产生的相关中微子通量。对于质子占主导地位的组合物，我们的最大通量略低于IceCube-86的5年灵敏度，高于Askaryan射电阵列的3年灵敏度。因此，它可能在未来十年内被探测到，这取决于这些毫秒脉冲星风星云对超高能宇宙射线通量的确切贡献水平。
2015-08-31 astro-ph.HE
"Espresso" Acceleration of Ultra-high-energy Cosmic Rays
我们提出，超高能（UHE）宇宙射线（CR）以上的$10^{18}$电子伏特的强大的活动星系核的相对论射流通过一个原始的机制，我们称之为“浓咖啡”的加速：“种子”银河CR与能量$\lesssim 10^{17}$电子伏特的横向穿透射流接收“一次性”的能量增加的一个因素$\simΓ^2$，其中$Γ$是相对论流的洛伦兹因子。对于典型的喷流参数，宿主星系中百分之几的CR可以经历这一过程，而具有$Γ\gtrsim 30$的强大耀变体可以将UHECR加速到超过$10^{20}$ eV。浓咖啡加速的UHECR的化学成分由银河系CR膝决定，预计在$10^{18}$ eV处以质子为主，在更高的能量处越来越重，这与皮埃尔俄歇天文台最近的观测结果一致。
2017-02-06 astro-ph.HE
High Energy Gamma-Ray Emission from the Loop I region
Loop I是附近一个巨大的无线电环路，跨越100度，以Sco-Cen OB协会为中心。它可能对应于由恒星风和超新星遗迹共同作用形成的超级气泡。ROSAT的观测显示，该区域充满了热气体，可能是连续的超新星爆炸重新加热的。环I最明亮的边缘，称为北极支线（North Polar Spur，缩写为SPH），沿经度30度向北延伸，距离太阳约100 pc。早期对与由Loop I加速的电子或质子相关的高能伽马射线的搜索是用SAS-II、COSB和EGRET进行的。但是，需要一个更好的性能和更高的统计检测器来区分微弱的信号，从银河系星际辐射的广泛结构，如逆康普顿发射的宇宙射线电子散射星际辐射场。我们模拟了银河系的伽马射线发射，并将其与300 MeV以上检测到的费米-LAT光子进行了比较。我们观察到在环I的方向上有过量的光子。这种过剩表现出一个大的弧形结构类似于同步辐射中看到的。
2009-12-18 astro-ph.HE
On the hadronic origin of the very high energy $γ$-ray emission surrounding the young massive stellar cluster Westerlund 1
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究通过建立CR加速模型解释HESS J1646-458的γ射线发射为有核起源。
2026-01-24 astro-ph.HE
Acceleration and radiation of ultra-high energy protons in galaxy clusters
星系团被认为能够在吸积冲击中将质子加速到超过10^18 eV的能量。在这些能量下，由宇宙射线与宇宙微波背景辐射（CMBR）的光子相互作用引起的损失变得有效，并决定质子的最大能量和截止区域能谱的形状。本工作的目的是研究星系团吸积激波中加速质子能谱的形成及其宽带辐射的特征。质子的能量分布计算自洽通过一个依赖于时间的数值处理的冲击加速过程，考虑到质子的能量损失，由于与CMBR的相互作用。我们计算了加速质子的能量分布，以及次级电子和正电子通过同步辐射和逆康普顿散射过程产生的宽带辐射通量。我们发现，下游和上游地区的贡献几乎在同一水平的排放。对于表征星系团的典型参数，同步辐射和IC峰的光谱能量分布出现在可比的通量水平。为了有效加速，X射线和伽马射线波段的预期发射成分接近当前一代仪器的检测阈值，并且将可能用下一代探测器检测到。
2009-10-29 astro-ph.HE
Binary Neutron Star Mergers as Potential Sources for Ultra-High-Energy Cosmic Rays and High-Energy Neutrinos
本研究探讨双中子星并合产生的短伽马射线暴在瞬时辐射阶段加速r-过程核素至超高能宇宙射线，并预测延展辐射阶段产生高能中微子，供未来观测验证。
2025-06-21 astro-ph.HE
Ultrahard spectra of PeV neutrinos from supernovae in compact star clusters
星暴区有许多年轻的大质量恒星和超新星遗迹形成的强大恒星风，是高能宇宙线加速的有利场所。超新星冲击波与来自年轻恒星的致密星团的快风碰撞，使质子加速到远高于孤立SN中扩散冲击波加速的标准极限的能量。在这样的风超新星PeV加速器中，质子光谱很硬，在光谱的高能端有很大的通量，在非弹性核碰撞中产生大量的伽马射线和中微子。我们认为，在银河系Westerlund 1星系团的SN冲击可能会加速质子约40 PeV。一旦加速，这些CR将扩散到周围的稠密云层中，并产生中微子，其通量足以解释冰立方天文台从银河系内部检测到的一部分事件。
2015-09-12 astro-ph.HE
Secondary GeV-TeV emission from ultra-high-energy cosmic rays accelerated by GRB 221009A
超高能宇宙射线（UHECR）的起源仍然难以捉摸。伽马射线暴（GRB）是能够满足粒子加速到如此高能量所需的严格能量要求的最佳候选者之一。如果超高能电子回旋共振被GRB 221009 A的中央引擎加速，那么当超高能电子回旋共振从源到地球的过程中，就有可能探测到次级光子和中微子。在这里，我们试图解释一些早期公开的数据连接到这个爆发。如果报告的早期GeV-TeV探测是由UHECR的二次发射产生的，那么它可能表明UHECR达到了能量$> 10^{21}$ eV，并且GRB 221009 A在星系际磁场（IGMF）强度为$B \leq 3 \times 10^{-16}$ G的磁空洞内爆炸。为了了解整个能量沉积机制，我们建议搜索现有的和未来的费米LAT数据到达更大的空间尺度和更长的时间尺度的二次发射。这一策略可能有助于澄清UHECR的起源，限制沿这条视线的星系际磁场（IGMF）的强度，并开始量化伽玛暴周围的磁空洞的比例。
2022-12-09 astro-ph.HE hep-ex
Towards a model of population of astrophysical sources of ultra-high-energy cosmic rays
我们建立并讨论了一个玩具模型的人口众多的非相同的河外源的超高能宇宙射线。在该模型中，宇宙射线粒子在星系核中的超大质量黑洞的磁层中被加速，加速的关键参数是黑洞质量。我们使用天体物理数据的红移依赖的黑洞质量函数来描述人口的这些宇宙射线加速器，从弱到强，并面对模型的宇宙射线数据。
2012-07-12 astro-ph.HE
Model Spectrum of Ultra-High-Energy Cosmic Rays Accelerated in FR-I Radio Galaxy Jets
本研究通过相对论流体动力学和蒙特卡罗模拟，揭示了FR-I射电星系喷流中UHECRs的加速机制，提出了双幂律模型谱，可用于评估RGs对UHECRs的贡献。
2023-12-20 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 Ultra-High Energy Cosmic Rays in the Colliding Shells of Blazars and GRBs: Constraints from the Fermi Gamma ray Space Telescope
费米伽马射线空间望远镜测量的光谱，变化的时间尺度，最大光子能量给出了较低的限制，明显的喷流功率，并通过伽马射线不透明度参数，大量的相对论性喷流的洛伦兹因子。在费米加速的情况下，宇宙射线粒子的最大能量受到这两个量的限制。最近的数据被用来约束宇宙射线质子和铁核加速碰撞壳的伽玛暴和耀变体的最大能量。费米结果表明，在活动星系核中，Fe比质子更可能被加速到超高能，而强伽玛暴可以将质子和Fe都加速到>~ 10^{20} eV。从第一个费米AGN星表中估算了射电星系和耀变体的非热辐射，并表明BLLac天体和FR 1射电星系比平谱射电类星体、FR 2射电星系和长持续时间GRB更适合作为UHECR的来源。
2010-09-27 astro-ph.HE hep-ph
Ultra-High-Energy Cosmic Rays Accelerated by Magnetically Dominated Turbulence
该研究通过全动力学粒子模拟证明磁主导湍流可短时间加速粒子形成幂律分布，其截止形式与Pierre Auger天文台数据吻合，最佳谱指数为$s = 2.1^{+0.06}_{-0.13}$，揭示其或为UHECR加速的物理机制。
2024-10-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Realistic modeling of wind and supernovae shocks in star clusters: addressing ${\rm ^{22}Ne/^{20}Ne}$ and other problems in Galactic cosmic rays
宇宙线（CR）源在CR的同位素丰度中留下签名。目前的银河系CRs模型认为超新星（SNe）冲击作为粒子加速的主要场所，不能令人满意地解释较高的${\rm ^{22}Ne/^{20}Ne}$比CRs相比，星际介质。虽然已经调用了来自大质量恒星的恒星风，但它们相对于SNe喷出物的贡献一直被视为自由参数。在这里，我们提出了一个理论计算的相对贡献的风终止冲击（WTS）和SNe冲击的超级气泡，基于流体动力学的风在集群中，标准的恒星质量函数，恒星演化理论。我们发现，WTS对总CR生产的贡献至少是$25\%$，这上升到$\gtrsim 50\%$年轻（$\lesssim 10$ Myr）集群，并解释了观察到的$^{22}{\rm Ne}/^{20} {\rm Ne}$比。我们认为，由于显然孤立的超新星遗迹（SNRs）的祖先出生在大规模的星团，无论是WTS和SNe冲击可以集成到一个组合的情况下，CR被加速在大规模的集群。这种情况是一致的观测比率的SNRs $γ$ -射线亮（$L_γ\gtrsim 10^{35}$ erg s $^{-1}$）星团，作为预测的星团质量函数。此外，WTS可以将CR加速到PeV能量，并解决CR加速标准超新星范式的其他长期问题。
2019-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ultra-High Energy Cosmic-Ray Acceleration in the Jet of Centaurus A
我们评估了可实现的最大能量的冲击波扩散加速的喷流中的Cen A的核，更新模型的基础上，涉及的随机磁场，负责最近的同步辐射X射线测量。对于最大能量分析，可以想象的能量约束，从时空尺度被系统地认为是包括离散X射线结的射流宽。我们发现，在距星系核约1弧分的内部区域，包括AX和BX节点，质子和铁核分别可以被加速到10^{19}-10 ^{21} eV（10-100 EeV和ZeV）。还提供了高能中微子的截止能量上限。这些对于确定皮埃尔俄歇天文台检测到的超高能宇宙射线的加速位置至关重要，这意味着来自包括Cen A在内的附近星系的到来。
2009-11-05 astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy cosmic rays from tidally-ignited white dwarfs
超高能宇宙射线（UHECR）可以被黑洞对恒星的潮汐扰动事件加速。我们提出了一种新的机制UHECR加速，其中白矮星（WD）潮汐压缩的中等质量黑洞（IMBHs），导致其点火和随后的爆炸作为超新星。被超新星加速的宇宙射线在穿过吸积动力喷流时可能会获得能量提升。WD和IMBH之间的相遇率可能相对较高，因为一旦考虑到它们可能存在于矮星系中，IMBH的数量可能会大幅增加。在这里，我们表明，这种潮汐破裂事件自然提供了一个中间组成的观察到的UHECR，并建议矮星系和球状星团的粒子加速到超高能量的合适的网站。
2017-11-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
An Original Mechanism for the Acceleration of Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们认为，超高能（UHE）宇宙射线（CR）可以通过一个一次性的机制，“浓咖啡”加速，其中已经充满活力的粒子通常被提升了能量的$\simΓ^2$的一个因素，其中$Γ$是流量洛伦兹因子。更准确地说，我们认为blazar类喷流与$Γ\gtrsim 30$传播到一个光环的“种子”CR产生的超新星遗迹，这可以加速UHECR高达$10^{20}$ \，eV。这样的再加速过程自然解释了皮埃尔·俄歇合作组织测量的化学成分，它类似于CR光谱中膝盖周围和膝盖以上的化学成分，并且与局部宇宙中潜在源的分布一致，特别有趣的是强大的耀变体Mrk 421与望远镜阵列合作组织报告的热点的巧合。
2017-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Diffusive Shock Re-Acceleration
我们已经进行了二维混合模拟的非相对论性碰撞无冲击的存在下预先存在的高能粒子（“种子”），这样的研究适用于，例如，银河系宇宙射线（CR）的超新星遗迹（SNR）的冲击和太阳风高能粒子在日光层冲击的再加速。高能粒子可以通过一个我们称之为\emph{diffusive shock re-acceleration}的过程被有效地反射和加速，而不管激波的倾角如何。我们发现，再加速种子可以驱动上游激波中的流动不稳定性，并产生有效的磁场放大。这最终可以触发热质子的注入，即使在通常不能注入热粒子的斜激波。我们描述了反射种子中的电流，发现它趋向于一个普适值$J\simeq e n_{cr} v_{sh}$，其中$e n_{cr}$是种子电荷密度，$v_{sh}$是冲击速度。当我们的结果应用到信噪比，我们发现，银河系CR的再加速可以激发贝尔不稳定性的非线性水平在不到$\sim 10$年，从而提供了一个最低水平的磁场放大任何SNR冲击。最后，我们讨论了扩散激波再加速的相关性，也为其他环境，如日光层的冲击，银河超级气泡，星系团。
2018-04-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
