电子尺度剪切不稳定性：天体物理喷流中的磁场产生与粒子加速
高能天体物理现象
2014-04-03 v1 等离子体物理
摘要
天体物理喷流中发现的强剪切流区域被证明是重要的耗散区域，其中剪切流动能通过剪切不稳定性转化为电场和磁场能量。这些自洽场的出现使剪切流成为辐射发射和粒子加速的重要场所。我们专注于电子尺度不稳定性，即无碰撞、非磁化的开尔文-亥姆霍兹不稳定性（KHI）和电子尺度上的大规模直流磁场产生机制。我们表明，这些过程是在存在强速度剪切时产生磁场的重要候选机制，这种速度剪切可能自然产生于活动星系核和伽马射线暴的能量物质爆发中。我们表明，KHI对剪切流之间的密度跃变具有鲁棒性，因此可以在不同密度对比的各种场景中运行。使用OSIRIS进行的KHI多维粒子网格（PIC）模拟揭示了强且大规模的直流磁场分量的出现，这是标准线性流体理论无法捕捉的。该直流分量源于动力学效应，与一个流中的电子穿过剪切层热膨胀进入另一个流有关，而离子由于惯性保持未受扰动。电子膨胀形成直流电流片，从而感应出直流磁场。我们的结果表明，KHI中发展的电磁能量大部分存储在直流分量中，在电子时间尺度上达到约的均分值，并且持续时间比质子时间尺度更长。还分析了这些剪切流不稳定性自生场中的粒子散射/加速。
引用
@article{arxiv.1404.0555,
title = {Electron-scale shear instabilities: magnetic field generation and particle acceleration in astrophysical jets},
author = {E. P. Alves and T. Grismayer and R. A. Fonseca and L. O. Silva},
journal= {arXiv preprint arXiv:1404.0555},
year = {2014}
}