Физические условия в потенциальных ускорителях космических лучей сверхвысоких энергий: обновлённая диаграмма Хилласа и ограничения из потерь на излучение

К.В. Птицына^а, С.В. Троицкий^б
^аМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Воробьевы горы, Москва, 119991, Российская Федерация
^бИнститут ядерных исследований Российской академии наук, проспект 60-летия Октября 7а, Москва, 117312, Российская Федерация

Проведён анализ основных ограничений на ускорение космических лучей сверхвысоких энергий в астрофизических источниках, а именно обсуждаются геометрический критерий (критерий Хилласа) и ограничения, обусловленные потерями на излучение при различных условиях ускорения. С использованием последних данных уточнена диаграмма Хилласа: на неё нанесены возможные ускорители космических лучей сверхвысоких энергий. При ускорении в центральной части ядра активной галактики максимальная энергия ограничена сверху для данной массы чёрной дыры. Только наиболее мощные из активных галактик (радиогалактики и блазары) способны ускорять протоны до сверхвысоких энергий, в то время как ускорение тяжёлых ядер возможно в гораздо более многочисленных маломощных сейфертовских галактиках.

Текст pdf (574 Кб)

Скачивая файл я соглашаюсь с условиями использования.

English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0180.201007c.0723

PACS: 98.54.−h, 98.62.En, 98.70.Sa (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0180.201007c.0723
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2010/7/c/
Web of Science

000282808100003
Scopus

2-s2.0-77958531654
ADS NASA

2010PhyU...53..691P
Цитата: Птицына К В, Троицкий С В "Физические условия в потенциальных ускорителях космических лучей сверхвысоких энергий: обновлённая диаграмма Хилласа и ограничения из потерь на излучение" УФН 180 723–734 (2010)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Ptitsyna K V, Troitsky S V “Physical conditions in potential accelerators of ultrahigh energy cosmic rays: updated Hillas plot and radiation-loss constraints” Phys. Usp. 53 691–701 (2010); DOI: 10.3367/UFNe.0180.201007c.0723

Список литературы (88) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (64) Похожие статьи (16)

Nagano M, Watson A A Rev. Mod. Phys. 72 689 (2000)
Kachelriess M arXiv:0801.4376
Greisen K Phys. Rev. Lett. 16 748 (1966)
Зацепин Г Т, Кузьмин В А Письма ЖЭТФ 4 114 (1966); Zatsepin G T, Kuz'min V A JETP Lett. 4 78 (1966)
Abbasi R U et al. (High Resolution Fly's Eye Collab.) Phys. Rev. Lett. 100 101101 (2008)
Abraham J et al. (The Pierre Auger Collab.) Phys. Rev. Lett. 101 061101 (2008); Abraham J et al. (The Pierre Auger Collab.) arXiv:0806.4302
Schlüter A, Biermann L Z. Naturforsch. A 5 237 (1950)
Hillas A M Annu. Rev. Astron. Astrophys. 22 425 (1984)
Protheroe R J Astropart. Phys. 21 415 (2004)
Aharonian F A et al. Phys. Rev. D 66 023005 (2002)
Medvedev M V Phys. Rev. E 67 045401(R) (2003)
Gureev S, Troitsky S, arXiv:0808.0481
Kachelrieß M, Semikoz D V Phys. Lett. B 634 143 (2006)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Теория поля (М.: Наука, 1987); Landau L D, Lifshitz E M The Classical Theory of Fields (Oxford: Pergamon Press, 1975)
Longair M S High-Energy Astrophysics. Vol. 1. Particles, Photons and Their Detection (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1992)
Fermi E Phys. Rev. 75 1169 (1949)
Blandford R, Eichler D Phys. Rep. 154 1 (1987)
Rieger F M, Duffy P Astrophys. J. 617 155 (2004)
Derishev E V et al. Phys. Rev. D 68 043003 (2003)
Ostrowski M, arXiv:0801.1339
Schopper R, Birk G T, Lesch H Astropart. Phys. 17 347 (2002)
Venkatesan A, Miller M C, Olinto A V Astrophys. J. 484 323 (1997)
Neronov A, Semikoz D New Astron. Rev. 47 693 (2003)
Neronov A, Tinyakov P, Tkachev I ЖЭТФ 127 744 (2005); Neronov A, Tinyakov P, Tkachev I JETP 100 656 (2005)
Neronov A, Semikoz D, Tkachev I, arXiv:0712.1737
Torres D F, Anchordoqui L A Rep. Prog. Phys. 67 1663 (2004); Torres D F, Anchordoqui L A astro-ph/0402371
Gorbunov D S, Troitsky S V Astropart. Phys. 23 175 (2005)
Giovannini M Int. J. Mod. Phys. D 13 391 (2004)
Vallée J P New Astron. Rev. 48 763 (2004)
Mereghetti S Astron. Astrophys. Rev. 15 225 (2008); Mereghetti S arXiv:0804.0250
Bignami G F et al. Nature 423 725 (2003)
Baring M G, Harding A K Astrophys. Space Sci. 308 109 (2007)
Carroll B W, Ostlie D A An Introduction to Modern Astrophysics (San Francisco: Pearson/Addison-Wesley, 2007)
Засов А В, Постнов К А Общая астрофизика (Фрязино: Век 2, 2006)
Véron-Cetty M P, Véron P Astron. Astrophys. Rev. 10 81 (2000)
Fanaroff B L, Riley J M Mon. Not. R. Astron. Soc. 167 31P (1974)
Vlemmings W H T, Bignall H E, Diamond P J Astrophys. J. 656 198 (2007)
Modjaz M et al. Astrophys. J. 626 104 (2005)
McCallum J N, Ellingsen S P, Lovell J E J Mon. Not. R. Astron. Soc. 376 549 (2007)
Zavala R T, Taylor G B Astrophys. J. 566 L9 (2002)
Матвеенко Л И и др. Письма Астрон. журн. 6 77 (1980); Matveenko L I et al. Sov. Astron. Lett. 6 42 (1980)
Артюх В С, Черников П А Астрон. журн. 84 896 (2007); Artyukh V S, Chernikov P A Astron. Rep. 51 808 (2007)
Тюльбашев С А Астрон. журн. 82 1081 (2005); Tyul'bashev S A Astron. Rep. 49 967 (2005)
Черников П А и др. Астрон. журн. 83 233 (2006); Chernikov P A et al. Astron. Rep. 50 202 (2006)
Slish V I Nature 199 682 (1963)
Zakharov A F et al. Mon. Not. R. Astron. Soc. 342 1325 (2003)
Gnedin Y M, Natsvlishvili T M, Piotrovich M Yu Grav. Cosmol. 11 333 (2005)
Znajek R L Mon. Not. R. Astron. Soc. 185 833 (1978)
Ghosh P, Abramowicz M A Mon. Not. R. Astron. Soc. 292 887 (1997)
Shakura N I, Sunyaev R A Astron. Astrophys. 24 337 (1973)
Novikov I D, Thorne K S Black Holes (Les Houches, 23rd, 1972, Eds C DeWitt, B S DeWitt) (New York: Gordon and Breach, 1973) p. 343
Zhang W-M, Lu Y, Zhang S-N Chin. J. Astron. Astrophys. Suppl. 5 347 (2005)
Paturel G et al. Astron. Astrophys. 412 45 (2003); HyperLeda, http://leda.univ-lyon1.fr/
NASA/IPAC Extragalactic Database, http://nedwww.ipac.caltech.edu/
Harris D E, Krawczynski H Annu. Rev. Astron. Astrophys. 44 463 (2006)
Gallimore J F et al. Astron. J. 132 546 (2006)
Schurch N J, Roberts T P, Warwick R S Mon. Not. R. Astron. Soc. 335 241 (2002)
Kataoka J et al. Astrophys. J. 641 158 (2006)
Hardcastle M J et al. Astrophys. J. 670 L81 (2007)
Allen M G et al. Astrophys. J. 511 686 (1999)
Laine S, Beck R Astrophys. J. 673 128 (2008)
Burns J O, Feigelson E D, Schreier E J Astrophys. J. 273 128 (1983)
Schwartz D A et al. New Astron. Rev. 47 461 (2003)
Hardcastle M J et al. Astrophys. J. 612 729 (2004)
Harris D E et al. Astrophys. J. 699 305 (2009); Harris D E et al. arXiv:0904.3925
Kataoka J, Stawarz Ł Astrophys. J. 622 797 (2005)
Meisenheimer K et al. Astron. Astrophys. 219 63 (1989)
Croston J H et al. Astrophys. J. 626 733 (2005); Croston J H et al. astro-ph/0503203
Vlemmings W H T et al.
Slysh V I, Migenes V Mon. Not. R. Astron. Soc. 369 1497 (2006)
Vlemmings W H T Astron. Astrophys. 484 773 (2008)
Sarma A P et al. Astrophys. J. 674 295 (2008)
Curran R L, Chrysostomou A Mon. Not. R. Astron. Soc. 382 699 (2007)
Anchordoqui L A, Romero G E, Combi J A Phys. Rev. D 60 103001 (1999)
Thompson T A et al. Astrophys. J. 645 186 (2006)
Piran T AIP Conf. Proc. 784 164 (2005)
Lyutikov M, astro-ph/0409489
Piran T Phys. Rep. 314 575 (1999)
Govoni F, Feretti L Int. J. Mod. Phys. D 13 1549 (2004)
Ferrari C et al. Space Sci. Rev. 134 93 (2008)
Beck R, Krause M Astron. Nachr. 326 414 (2005)
Kronberg P P et al. Astrophys. J. 659 267 (2007)
Clarke T E, Kronberg P P, Böhringer H Astrophys. J. 547 L111 (2001)
Taylor G B et al. Mon. Not. R. Astron. Soc. 368 1500 (2006)
Govoni F et al. Astron. Astrophys. 460 425 (2006)
Dolag K et al. JCAP (01) 009 (2005)
Sigl G, Miniati F, Enßlin T A Nucl. Phys. B Proc. Suppl. 136 224 (2004)
Гинзбург В Л, Сыроватский С И Происхождение космических лучей (М.: Изд-во АН СССР, 1963); Ginzburg V L, Syrovatskii S I The Origin of Cosmic Rays (New York: Gordon and Breach, 1969)