无碰撞吸积流中离子回旋不稳定性导致的电子加热。II. 电子加热效率作为流动条件的函数

在低光度吸积流的最内部区域，包括我们银河系中心的 Sgr A*，库仑碰撞的频率极低，以至于等离子体呈现双温状态，离子温度显著高于电子温度。这一范式假设库仑碰撞是将离子能量传递给电子的唯一渠道。在本工作中，作为系列研究的第二篇，我们评估了无碰撞吸积流中离子速度空间不稳定性对电子加热的效率。这些不稳定性由磁场放大引起的压力各向异性所激发，并与粒子磁矩的绝热不变性耦合。我们在第一篇论文中使用二维 (2D) 粒子模拟 (PIC) 表明，如果电子与离子温度比 < 0.2，对于离子 beta_i ~ 5-30（此处 beta_i 为离子热压与磁压之比，适用于低光度吸积流的中平面），离子回旋不稳定性是主导模式。在本工作中，我们采用解析理论和一维 PIC 模拟（模拟盒与离子回旋模式增长最快的波矢量对齐），全面表征了在离子回旋不稳定性增长期间，电子加热效率如何依赖于电子 - 质子温度比、等离子体 beta、阿尔芬速度、平均场的放大率（以离子拉莫尔频率为单位）以及质子 - 电子质量比。我们的发现可以作为基于物理的子网格模型纳入低光度吸积流的全局流体模拟中，从而有助于评估双温假设的有效性。