Origins and effects of cosmic rays in large-scale structures of the Universe

宇宙射线在宇宙大尺度结构中的起源和影响

基本信息

项目摘要

The project we propose here is concerned with the study of cosmic rays in galaxy clusters and the large-scale structure of the Universe. Galaxy clusters are important sites for the acceleration of cosmic rays. The complex interplay of cosmic rays, magnetic fields and turbulence in the intra-cluster-medium is responsible for the large-scale emission observed in the radio, X-ray and gamma-ray bands.The modelling of non-thermal phenomena and particle acceleration in cosmology has so far been limited to a few numerical approaches, and has been scarcely connected to observations in a realistic way. Data from a range of new observational facilities are and will continue to enlarge our view of such processes in hitherto unexplored energy bands. This makes it a perfect time to connect theoretical modelling and observations at a high level of physical complexity.In this project we propose to combine state-of-the-art cosmological numerical simulations and cosmic ray particles theoretical models in order to explore the theoretical connection between fundamental plasma processes and non-thermal observables of galaxy clusters.In particular, the PhD project proposed here will tackle the theoretical uncertainties concerning the coupling between cosmic rays and the turbulent and magnetized intra-cluster-medium, using the comparison between simulated and observed non-thermal emissions in galaxy clusters to constrain the efficiencies of particle acceleration processes. The success of this proposal will enable a deeper and global theoretical understanding of the elusive processes that power the diffuse non-thermal emission in galaxy clusters, and will offer important clues on the efficiency of particle acceleration mechanisms in the intra-cluster plasma
我们在这里提出的项目是关于星系团中宇宙射线和宇宙大尺度结构的研究。星系团是宇宙射线加速的重要场所。宇宙射线、磁场和团内介质中湍流的复杂相互作用是造成在无线电、X射线和伽马射线波段观测到的大规模发射的原因,迄今为止,宇宙学中非热现象和粒子加速的建模仅限于几种数值方法,而且几乎没有以现实的方式与观测联系起来。来自一系列新观测设施的数据正在并将继续扩大我们对迄今未探索的能带中的这种过程的看法。在这个项目中,我们提出将联合收割机最先进的宇宙学数值模拟和宇宙线粒子理论模型结合起来,以探索基本等离子体过程和星系团非热观测之间的理论联系。这里提出的博士项目将解决有关宇宙射线与湍流和磁化的团内介质之间耦合的理论不确定性,使用模拟和观察到的非星系团中的热辐射,以限制粒子加速过程的效率。这一提议的成功将使我们能够从理论上更深入地理解星系团中弥散非热辐射的动力机制,并将为研究团内等离子体中粒子加速机制的效率提供重要线索

项目成果

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Studying the Effect of Shock Obliquity on the γ-ray and Diffuse Radio Emission in Galaxy Clusters
研究激波倾角对星系团γ射线和漫射射电发射的影响
  • DOI:
    10.3390/galaxies4040071
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wittor;Brüggen
  • 通讯作者:
    Brüggen
Simulations of extragalactic magnetic fields and of their observables
  • DOI:
    10.1088/1361-6382/aa8e60
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    F. Vazza;F. Vazza;F. Vazza;M. Brüggen;C. Gheller;S. Hackstein;D. Wittor;P. Hinz
  • 通讯作者:
    F. Vazza;F. Vazza;F. Vazza;M. Brüggen;C. Gheller;S. Hackstein;D. Wittor;P. Hinz
Evolution of vorticity and enstrophy in the intracluster medium
簇内介质中涡度和熵的演化
Constraining the efficiency of cosmic ray acceleration by cluster shocks
  • DOI:
    10.1093/mnras/stw584
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    F. Vazza;M. Brüggen;D. Wittor;C. Gheller;D. Eckert;M. Stubbe
  • 通讯作者:
    F. Vazza;M. Brüggen;D. Wittor;C. Gheller;D. Eckert;M. Stubbe
Testing cosmic ray acceleration with radio relics: a high-resolution study using MHD and tracers
用无线电遗迹测试宇宙射线加速:使用 MHD 和示踪剂的高分辨率研究
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Professor Dr. Marcus Brüggen, Ph.D.其他文献

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知道了