斜冲击波中的加速度率与注入效率

粒子在冲击波中经由一级费米机制加速的速率取决于 upstream 磁场与冲击波法向之间的夹角 $\theta_{B_n}$。倾斜程度越大，加速率越高，在准垂直冲击波中，加速率可比平行冲击波高出数百倍。在许多涉及演化冲击波的情形下（如超新星 Blast 波和星际旅行冲击波），高加速率意味着更高的最大粒子能量，倾斜效应可能对天体物理学具有重要影响。然而，正如本文所示，注入热粒子进入加速机制的效率也强烈取决于倾斜程度，通常与 $\theta_{B_n}$ 成反比。湍流程度和 resulting 纵向扩散强烈影响注入效率和加速率。本文使用的以测试粒子为基础的 $\mathcal{M}$ 模拟假设大角度散射，精确计算冲击波中层流、非相对论流动中的粒子轨迹，并计算注入效率作为倾斜角、马赫数和湍流程度的函数。我们发现，对于高马赫数、高度倾斜冲击波而言，湍流必须相当强烈才能注入显著数量的热粒子，而在热背景仅为种子粒子来源时，强烈倾斜冲击波相对于平行冲击波仅能实现适度的加速率提升。