相对论性激波前驱中电磁不稳定性的色散与热效应
高能天体物理现象
2015-05-27 v2 宇宙学与河外天体物理
等离子体物理
摘要
费米加速可以在相对论性无碰撞激波中高效发展，前提是上游（未受激）等离子体是弱磁化的。在低磁化强度下，激波前驱的大尺寸确实为电磁微观不稳定性的增长提供了足够的时间，而这些微观不稳定性会产生小尺度湍流，进而提供所需的散射。本文扩展了我们先前关于这些微观不稳定性发展的分析，以考虑反射和加速粒子束的有限角色散，以及上游电子在激波前驱中预期的加热效应。我们表明，只要上游等离子体的电子保持冷态，斜双流不稳定性可以在激波洛伦兹因子 的数值下运行，而丝化不稳定性在此极限下被强烈抑制；然而，当电子被加热到相对论性温度时，情况变得相反，双流不稳定性被抑制，而丝化模式变得有效，即使在中等激波洛伦兹因子下也是如此。这些不稳定性的峰值波长随着背景电子在穿越激波前驱过程中逐渐加热，从电子惯性尺度迁移到质子惯性尺度。我们还讨论了激波上游电流驱动不稳定性的作用。特别地，我们表明返回/加速粒子通过其在背景磁场中的旋转产生横向电流。我们发现背景等离子体中的补偿电流可能导致 Buneman 不稳定性，这为电子加热提供了有效来源。[删节版]
引用
@article{arxiv.1102.1308,
title = {Dispersion and thermal effects on electromagnetic instabilities in the precursor of relativistic shocks},
author = {Martin Lemoine and Guy Pelletier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1102.1308},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 8 figures -- version to appear in MNRAS (minor modifications)