具有小尺度磁场反转的大振幅湍流中的宇宙线输运
高能天体物理现象
2023-12-21 v2 星系天体物理
等离子体物理
摘要
银河系中宇宙线(CR)输运的本质仍不清楚。当前磁流体动力学(MHD)湍流中微观物理CR输运模型的预测与观测结果截然不同。这些模型通常聚焦于具有强引导场的MHD湍流,并忽略湍流间歇对粒子传播的影响。这促使我们研究 的大振幅湍流这一替代区间,其中间歇性的小尺度磁场反转无处不在。我们通过在静止快照中积分轨迹来研究此类湍流中的粒子输运。为量化空间扩散,我们采用连续粒子注入与逃逸的设置,称之为湍流漏箱。我们发现粒子输运与强引导场情形非常不同。低能粒子比高能粒子约束更好,尽管小能量下俯仰角各向同性化效率较低。在弱引导场极限下,能量依赖的约束由精确跟随反转磁力线的能量依赖(不)能力,以及“共振曲率”区域(场线弯曲尺度与局地粒子回旋半径同阶)中的散射所驱动。我们推导了磁褶皱中粒子输运的启发式模型,近似重现了数值发现的输运能量依赖。我们推测银河系中CR传播受此处强调的间歇性场反转调控,并讨论了我们的发现对银河系CR输运的启示。
引用
@article{arxiv.2304.12335,
title = {Cosmic ray transport in large-amplitude turbulence with small-scale field reversals},
author = {Philipp Kempski and Drummond B. Fielding and Eliot Quataert and Alisa K. Galishnikova and Matthew W. Kunz and Alexander A. Philippov and Bart Ripperda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.12335},
year = {2023}
}
备注
Published in MNRAS, 16 pages, 9 Figures