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arXiv 2402.16554astro-ph.HE
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湍流引起的宇宙线小尺度各向异性

Small-Scale Anisotropies of Cosmic Rays from Turbulent Flow

Yiran Zhang, Siming Liu

AI总结:

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。

摘要:

在经典对流-扩散近似下,我们证明宇宙线(CRs)在高度湍流中的角分布可能表现出显著的小尺度各向异性。宇宙线强度角功率谱 $ C_\ell $ 因此直接反映了星际湍流,由此可预期对于 $ \ell\gg 1 $ 有 $ C_\ell\propto\ell^{-γ-1} $,其中 $ γ$ 是幂律湍流谱指数。IceCube 和 HAWC 在 TeV 能段的观测结果可以近似用柯尔莫哥洛夫律 $ γ=5/3 $ 以及 10 pc 尺度上 20 km/s 的对流速度弥散来解释。

英文摘要:

Within the classical convection--diffusion approximation, we show that the angular distribution of cosmic rays (CRs) in a highly turbulent flow may exhibit significant small-scale anisotropies. The CR intensity angular power spectrum $ C_\ell $ is then a direct reflection of interstellar turbulence, from which one expects $ C_\ell\propto\ell^{-γ-1} $ for $ \ell\gg 1 $, where $ γ$ is the power-law turbulence spectral index. Observations by IceCube and HAWC at TeV energies can be explained approximately with the Kolmogorov law $ γ=5/3 $ with a convection velocity dispersion of 20 km/s on the scale of 10 pc.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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