近日，我院博士生何家春和导师孙晓娜以及德国马克斯·普朗克核物理研究所、南京大学学者等合作者在AGN喷流粒子加速机制研究方面取得进展。研究成果以"Studying X-ray spectra from large-scale jets of FR II radio galaxies: application of shear particle acceleration"为题被欧洲物理期刊《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》接收发表。

探究活动星系核喷流多波段辐射对于研究其物理性质与河外高能宇宙线起源具有重要的意义。FR II型射电星系是活动星系核的一个子类，其喷流在射电、光学和X-ray波段的观测尺度超过千秒差距。FR II型射电星系喷流在X-ray波段的形态通常呈现出结点结构。通常科学家们认为结点的X-ray辐射起源于电子的同步辐射。FR II型射电星系喷流较硬的X-ray辐射起源不同于射电-光学辐射的第二个电子谱的同步辐射，这表明电子要被加速至～100 TeV。剪切粒子加速是指粒子与嵌在剪切流的磁湍流发生弹性散射获得能量的过程，剪切粒子加速能将电子加速至～PeV量级。在这项工作中，我们重新分析了FR II型射电星系15个结点的Chandra-ACIS数据。基于剪切粒子加速机制，采用电子的同步辐射解释结点的较硬的X-ray辐射的能谱分布。结果表明，剪切粒子加速机制加速的电子的同步辐射能够很好地解释样本源的X-ray辐射。我们发现FR II型射电星系喷流主轴速度呈中等相对论性（约0.60-0.99c），磁场强度大约在10uG量级。在两种不同的鞘层速度分布即线性递减和幂律递减情况下，发现喷流主轴速度基本一致。剪切层的电子普遍能够被加速到几百TeV甚至PeV，质子能被加速至EeV量级，表明FR II型射电星系喷流是一种潜在的河外高能宇宙线加速器。

Fig. 1: The SEDs of the X-ray knots in 3C 273.

论文作者：何家春（博士生），孙晓娜（通讯作者），王界双（通讯作者），Frank M. Rieger（Max-Planck-Institut für Kernphysik），柳若愚（南京大学），梁恩维（广西大学）。

论文链接：https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2023MNRAS.525.5298H/abstract