Advective and diffusive cosmic ray transport in galactic haloes
Advective and diffusive cosmic ray transport in galactic haloes
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星系晕中的平流和扩散宇宙射线传输
DOI：
10.1093/mnras/stw360
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发表时间：
2016
影响因子：
4.8
通讯作者：
Krause
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Heesen;Dettmar;Krause
提出了一维宇宙线输运模型，数值求解了电子的纯平流和扩散方程，计算了同步辐射能谱。我们发现，对于指数晕磁场分布，平流导致了近似指数的射电连续谱强度分布，而扩散导致的分布可以更好地近似为高斯函数。相应地，平流的垂直射电频谱剖面近似为线性，而扩散的垂直射电频谱剖面则呈抛物线形状。我们将我们的模型与在λλ22和6 cm处对两个边缘星系NGC7090和7462的澳大利亚深部望远镜紧凑型阵列观测进行了比较。结果表明，NGC7090的宇宙线输运以平流为主，NGC7462的宇宙线输运以扩散为主。NGC7090既有薄的，也有厚的，其磁场标度高度分别为hB1=0.8±0.1 kpc和hB2=4.7±1.0 kpc。NGC7462只有一张厚的无线电光盘，hB2=3.8±1.0 kpc。在这两个星系中，磁场尺度的高度都比能量均分估计的要小得多。不可忽略的一部分宇宙线电子可以从NGC7090逃逸出来，因此这个星系不是电子量热计。
We present 1D cosmic ray transport models, numerically solving equations of pure advection and diffusion for the electrons and calculating synchrotron emission spectra. We find that for exponential halo magnetic field distributions advection leads to approximately exponential radio continuum intensity profiles, whereas diffusion leads to profiles that can be better approximated by a Gaussian function. Accordingly, the vertical radio spectral profiles for advection are approximately linear, whereas for diffusion they are of ‘parabolic’ shape. We compare our models with deep Australia Telescope Compact Array observations of two edge-on galaxies, NGC 7090 and 7462, at λλ 22 and 6 cm. Our result is that the cosmic ray transport in NGC 7090 is advection dominated with, and that the one in NGC 7462 is diffusion dominated with. NGC 7090 has both a thin and thick radio disc with respective magnetic field scale heights ofhB1= 0.8 ± 0.1 kpc andhB2= 4.7 ± 1.0 kpc. NGC 7462 has only a thick radio disc withhB2= 3.8 ± 1.0 kpc. In both galaxies, the magnetic field scale heights are significantly smaller than what estimates from energy equipartition would suggest. A non-negligible fraction of cosmic ray electrons can escape from NGC 7090, so that this galaxy is not an electron calorimeter.
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