Ikke-termisk emission fra kosmiske stråler accelererede i HII-regioner

Figur 1:Venstre panel:Kontinuumbillede af Sgr B2 i C-båndet. Relevante regioner er markeret med deres navne (se Mehringer et al. 1993). Den stiplede boks markerer området for DS. Højre panel:Zoom ind i DS-regionen. Cirkler markerer positionerne af de højmasseprotostellare kerner identificeret af Ginsburg et al. (2018). Den syntetiserede stråle er vist som en gul ellipse i nederste venstre hjørne (tilpasset fra fig. 1 og 2 i Meng et al. 2019). Kredit:INAF

Radioobservationer ved meter-centimeter bølgelængder kaster lys over arten af emissionen af HII-regioner. Som regel, denne kategori af objekter er domineret af termisk stråling produceret af ioniseret brint, nemlig protoner og elektroner. En række observationsundersøgelser har afsløret eksistensen af HII-regioner med en blanding af termisk og ikke-termisk stråling. Sidstnævnte repræsenterer et fingerpeg om tilstedeværelsen af relativistiske elektroner. Imidlertid, hverken den interstellare kosmiske stråleelektronflux eller fluxen af sekundære elektroner produceret af primære kosmiske stråler gennem ioniseringsprocesser er høj nok til at forklare de observerede fluxtætheder.

En gruppe forskere ledet af Marco Padovani fra Osservatorio Astrofisico di Arcetri viste, at det er muligt at accelerere lokale termiske elektroner op til relativistiske energier i HII-regionens stød gennem førsteordens Fermi-accelerationsmekanisme. I Padovani et al. (2019), for nylig udgivet i Astronomi og astrofysik , de fandt ud af, at den lokalt accelererede elektronflux kan forklare de observerede fluxtætheder.

I særdeleshed, de anvendte deres model til 'deep south' (DS)-regionen i Sagittarius B2, observeret med VLA-radioteleskopet (se fig. 1), hvis resultater er beskrevet i det ledsagende observationspapir af Meng et al. (2019). Modellen lykkedes med at reproducere de observerede fluxtætheder med en nøjagtighed på 20% samt spektralindeksene (se fig. 2), begrænser også magnetfeltstyrken (0,3-4 mG), strømningshastigheden i stødreferencerammen (33-50 km s-1), og tætheden (1-9 104 cm-3) forventet i DS (se fig. 3).

Figur 2:Observerede fluxtætheder (magenta firkanter) og deres bedste tilpasninger (stiplede sorte linjer) for fem udvalgte positioner i DS som funktion af frekvens, mærket (a) til (e). Solide sorte linjer viser modelresultaterne. Hvert subplot viser også de modellerede og observerede spektrale indekser, α _mod og a _obs , henholdsvis. Kredit:INAF

Padovani et al. (2019) udviklede også et interaktivt offentligt tilgængeligt onlineværktøj, der beregner den stødaccelererede elektronflux, fluxtætheden, og det forventede spektralindeks i et HII-område i parameteren rumdensitet-magnetisk feltstyrke for et givet temperatursæt, strømningshastighed i stødreferencerammen, og observationsfrekvens.

Højere følsomhed, større synsfelt, højere undersøgelseshastighed, og polariseringsevnen for fremtidige teleskoper såsom SKA vil gøre det muligt at opdage et større antal HII-regioner forbundet med ikke-termisk emission, giver mulighed for bedre at karakterisere oprindelsen af galaktiske synkrotronkilder.

Figur 3:Kort over stødhastighed (U), volumendensitet (n), og magnetisk feltstyrke (B) af DS, der reproducerer de observerede fluxtæthedskort opnået gennem en Χ ² test under anvendelse af modellen beskrevet i Padovani et al. (2019). Modellen genererer også det modellerede spektralindeks (α _mod ) kort, som stemmer overens med det observerede α _obs kort (fra Fig. 12 i Meng et al. 2019). Kredit:INAF

Sidste artikelAriane 6s kernemotor gennemfører kvalifikationsprøver

Næste artikelEt smartere habitat til udforskning af det dybe rum