部分电离介质中的无碰撞激波：I. 中性粒子回流及其对测试粒子加速的影响
高能天体物理现象
2015-06-04 v2
摘要
无碰撞激波可能会通过离子与中性粒子之间的电荷交换以及后者电离的过程，因中性原子的存在而受到强烈修正。这两个过程导致激波上游和下游的带电粒子与中性粒子之间发生能量和动量交换。特别是，在下游与激波加热离子发生电荷交换的中性粒子会产生高速中性粒子，这些粒子具有返回上游的有限概率。随后，这些中性粒子可能通过电离和电荷交换在上游等离子体中沉积热量，从而降低流体马赫数。我们将这种现象称为“中性粒子回流”，其后果是激波压缩比的降低以及上游激波前驱体的形成。前驱体的尺度长度由朝向无限上游运动的高速中性粒子的电离和电荷交换相互作用长度决定。在激波于星际介质中传播的情况下，离子 - 中性相互作用的影响对于速度 < 3000 km/s 的激波尤为重要。此类传播速度在超新星遗迹相关的激波中很常见，而超新星遗迹是银河宇宙射线加速的主要候选源。随后，我们研究了中性粒子回流对激波处加速的测试粒子能谱的影响。我们发现，对于速度慢于约 3000 km/s 的激波，粒子能谱相对于强激波的朴素预期（即 E^-2）显著变陡。
引用
@article{arxiv.1202.3080,
title = {Collisionless shocks in a partially ionized medium: I. Neutral return flux and its effects on acceleration of test particles},
author = {P. Blasi and G. Morlino and R. Bandiera and E. Amato and D. Caprioli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.3080},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 8 figures. Paper accepted for publication in the Astrophysical Journal