Supernova remnants as cosmic ray accelerators. SNR IC 443

• Veröffentlicht in: Condensed Matter Physics
• Datum: 1998
• Hauptverfasser: Hnatyk, B., Petruk, O.
• Format: Artikel
• Sprache: Englisch
• Veröffentlicht: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 1998
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/119813
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Supernova remnants as cosmic ray accelerators. SNR IC 443 / B. Hnatyk, O. Petruk // Condensed Matter Physics. — 1998. — Т. 1, № 3(15). — С. 655-667. — Бібліогр.: 24 назв. — англ.

We examine the hypothesis that some supernova remnants (SNRs) may
 be responsible for some unidentified y-ray sources detected by EGRET
 instrument aboard the Compton Gamma Ray Observatory. If this is the
 case, y-rays are produced via pion production and decay from direct inelastic
 collisions of accelerated by SNR shock wave ultrarelativistic protons
 with target protons of the interstellar medium. We develop a 3-D hydrodynamical
 model of SNR IC 443 as a possible cosmic y-ray source
 2EG J0618+2234. The derived parameters of IC 443: the explosion energy
 E₀ = 2.7 * 10⁵⁰ erg, the initial hydrogen number density n(0) = 0.21
 cm ⁻³ , the mean radius R = 9.6 pc and the age t = 4500 yr result in too
 low y-ray flux, mainly because of the low explosion energy. Therefore, we
 investigate in detail the hydrodynamics of IC 443 interaction with a nearby
 massive molecular cloud and show that the reverse shock wave considerably
 increases the cosmic ray density in the interaction region. Meantime,
 the Rayleigh-Taylor instability of contact discontinuity between the SNR and
 the cloud provides an effective mixing of the containing cosmic ray plasma
 and the cloud material. We show that the resulting y-ray flux is consistent
 with the observational data. Метою нашої роботи є аналіз гіпотези про те, що деякі залишки наднових зір можуть бути джерелами y-випромінювання, зокрема, відповідати неідентифікованим джерелам, зафіксованим інструментом
 EGRET, розміщеним на борту космічної y-обсерваторії ім. Комптона.
 Якщо так, то y-промені породжуються в результаті народження та
 наступного розпаду піонів внаслідок прямих непружних зіткнень ультрарелятивістичних протонів, прискорених ударною хвилею залишку, з протонами міжзоряного середовища. Нами розроблена тривимірна гідродинамічна модель залишку Наднової IC 443 як кандидата
 на джерело космічного y-випромінювання 2EG J0618+2234. Одержано наступні параметри IC 443: енергія вибуху E₀ = 2.7 * 10⁵⁰ ерг,
 концентрація атомів водню в околі вибуху n(0) = 0.21 см ⁻³ , середній радіус R = 9.6 пк та вік t = 4500 років. Ці характеристики, а найбільше низька енергія спалаху, зумовлюють слабкий модельний y-
 потік від залишка. Тому нами детально розглядається гідродинамічна
 картина взаємодії IC 443 з розташованою поряд масивною молекулярною хмарою. Показано, що зворотня ударна хвиля значно підвищує концентрацію космічних променів в області взаємодії. Поряд з
 цим нестабільність Релея-Тейлора контактного розриву між залишком та хмарою забезпечує ефективне перемішування плазми, яка
 містить космічні промені, та речовини хмари.Врахування цих особливостей забезпечує узгодження модельного та спостережуваного y-
 потоків від IC 443.