相对论磁重联的能量转换与规模分析

相对论磁重联是加速带电粒子和产生高能辐射的关键过程。我们采用相对电阻性磁流体动力学模拟研究了这一过程。 starting from Harris sheet configuration，我们研究了重联速率和流出的阿尔芬赫四元数马赫数的随时间演化。这些测量验证了Sweet-Parker规模，与前述研究一致。为研究能量转换过程，我们计算奥姆耗散，这对于理解能量如何在等离子体和电磁场之间转换至关重要。相对于速度场分解电场分量，我们发现能量转换最初主要由电阻性电场主导，但随着重联进程的进行，导电电场取代了电阻性电场。等离子体主要在电流层和靠近分离曲线的区域获得能量。我们对轻度相对论等离子体进行磁化参数扫描，以检验此前针对非相对论 inflow 推导的规模定律。我们发现 inflow速度低于预测值，由于磁能主要转化为热能导致强可压缩性。我们计算并验证了可压缩性因子的规模，为更准确地表示inflow动力学提供了更好的描述。我们分析了导引场对重联和能量分配的影响，发现更强的导引场会降低重联速率，但对动能、磁能和热能的相对分布影响甚微。添加旋转导引场以及初始压力和密度的变化对流出的能量组成影响不大，热能始终占据接近90%的比重。