相对论性离子束产生的非周期磁湍流

我们利用2.5维高分辨率粒子网格（PIC）模拟，研究了相对论性离子束在均匀磁场中穿过电子-离子等离子体传播时产生的磁场。这些研究检验了与超新星遗迹、活动星系核喷流和伽马射线暴相关的非相对论性和相对论性平行激波上游短波长磁湍流模式被强烈放大的预测。我们发现，与针对任意方向${\vec k}$的线性波计算的色散关系相比，我们模拟中观察到的湍流特性具有良好的一致性。根据参数的不同，对离子束的反作用会导致环境等离子体和离子束的丝化，进而影响磁湍流的特性。对于中等相对论性和超相对论性束流，不稳定性在磁场振幅比均匀磁场强度大几倍时饱和。这一结果与我们最近对超新星遗迹激波上游非相对论性漂移的热宇宙射线粒子的研究一致，该研究表明非共振不稳定性仅能产生适度的磁场放大。我们还证明，束流产生的非周期湍流可以提供有效的粒子散射，其速率与玻姆扩散兼容。将离子束表示为恒定的外部电流（即排除磁湍流对束流的反作用），我们观察到非共振平行模式，其波长和增长率与分析计算预测的一致。在这种不现实的设置中，磁场被放大到远远超过均匀场的振幅，正如最近的MHD和PIC模拟中所观察到的那样。