强准平行激波处的电子相对论性能量加速
高能天体物理现象
2015-06-12 v1 等离子体物理
空间物理
摘要
在超新星爆发后恒星碎片快速膨胀形成的强（高马赫数）无碰撞激波处，电子可被加速至超相对论能量。无碰撞激波也形成于来自太阳的粒子流（太阳风）中，大量的航天器观测已证实，只要上游磁场大致平行于激波面法线（准平行条件），这些激波处的电子加速实际上是不存在的。然而，尚不清楚这种电子加速的磁场依赖性是否也适用于年轻超新星遗迹周围更强的激波，那里的局部磁场条件知之甚少。在此，我们展示了卡西尼号航天器对一次异常强烈的太阳系激波（土星弓激波）的观测结果，首次证实了在准平行磁场条件下存在显著的局部电子加速，这与太阳系激波处电子加速既有的磁场依赖性相矛盾。此外，该加速过程产生了相对论性能量（~MeV）的电子，这与太阳风中归因于激波加速的最高能量相当。这些观测表明，在如同年轻超新星遗迹激波那样的高马赫数下，准平行激波会成为更有效的电子加速器。
引用
@article{arxiv.1301.1438,
title = {Electron acceleration to relativistic energies at a strong quasi-parallel shock wave},
author = {A. Masters and L. Stawarz and M. Fujimoto and S. J. Schwartz and N. Sergis and M. F. Thomsen and A. Retinò and H. Hasegawa and G. R. Lewis and A. J. Coates and P. Canu and M. K. Dougherty},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.1438},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 4 figures, accepted for publication in Nature Physics. Following journal guidelines, this is the submitted version (the accepted version will be uploaded 6 months after publication)