超新星遺蹟及射電星系中的隨機粒子加速

《超新星遺蹟及射電星系中的隨機粒子加速》是范忠輝為項目負責人，雲南大學為依託單位的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超新星遺蹟及射電星系中的隨機粒子加速
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：范忠輝
• 依託單位：雲南大學

項目摘要

粒子加速過程幾乎與所有的高能天體物理現象有關，它是我們理解宇宙中非熱輻射和粒子來源的關鍵。雖然隨機加速理論在太陽耀斑研究中獲得了明顯的成功，但在高能天體店邀希物理方面仍需進一步研究，特別是在解釋一些射電星系的X射線輻射特徵和殼型超新星遺蹟的TeV輻射。本項目計畫通過理論、數值模擬和高解析度天文儀器的多波段觀測數據，對目前觀測到高能輻射的殼型超新星遺蹟及射電星系，進行隨機粒子加速機制和高能輻射機制的研究。

結題摘要

本項目基本按預期目標完成。隨著Fermi望遠鏡的觀測，我們對blazars的高能輻射進行了研究。具體取得的成果如下：（一）超新星遺蹟的高能輻射和粒子加速機制，及非熱粒子的產生：（1）用隨機電子加速模型對SNR RX J1713.7-3946的高能截斷進行了研究。結果顯示快模式波加速能從觀測到的譜中推斷出在亞聲速相中的相對論電子。假設在激波下游阿爾文波速不變，研究了強的無碰撞的非相對論激波，模擬了Kolmogorov和Kraichnan兩種湍流唯象模型的湍流演化，檢查了決定非熱電子分布的高能截斷的過程。（2）關於超新星遺蹟TeV輻射的本質仍存在爭議，輕子模型和強子模型都能很好地擬合SNR RX J1713.7-3946的譜。我們用Markov Chain Monte Carlo（MCMC）方法，系統地研究了四種輕子模型煮膠驗。研究顯示，擴散激波加速甩洪頸察模型和在激波下游可壓縮波的隨機加速模型都能給出較好地擬合。前者在硬X射線波段有更陡的截斷。（3）系統才甩簽調查了SNR RX J1713.7-3946的伽瑪射線產生棗懂茅機制，分別研究了輕子模型、強子模型及混合模型三種情況。通過MCMC方法來約束高維度模型參數，發現：輕子模型的模虹祝鴉想型參數最少，也約束最好，但對TeV數據的擬合相對較差；強子模型雖然對模型參數的約束相對弱些，但得到最好的擬合，並且被加速的粒子有最硬的譜。（4）在許多天體系統中，帶電粒子與電漿波相互作用的隨機加速可能產生非熱粒子。針對擴散係數的普遍形式，用時間依賴的數值程式來解簡化的只涉及時間和能量變數的Fokker-Planck方程。採用Sedov相中粒子加速的自相似模型，用SNR RX J1713.7-3946作為例子來證明我們的模型特徵，並用MCMC方法約束模型參數。（二）活動星系核的高能輻射及輻射區位置的約束和紅移限制：（5）目前有些活動星系核的紅移仍不確定，以及產生高能輻射的區域也不清束婚楚。通過準同時性的多波段數據，利用EBL模型修正高能伽瑪射線譜，來限制源的紅移；並基於SSC模型和EC模型，限制高能輻射區的位置。對TeV blazar 3C 66A進行了具體研究，顯示其紅移最可能值為0.21，並得到其高能輻射區處於寬線區的外區域。（6）在前面工作基礎上，收集了21個平譜射電類星體的準同時性多波段數據，基於多成分的單區輕子模型，對該樣本的高能輻射區位置進行了研究。