热等离子体向冷等离子体的膨胀

日冕耀斑源的X射线辐射可通过考虑kappa电子分布来解释。受此事实启发，我们研究了具有kappa电子分布的热等离子体如何被限制在这些源中。为作比较，我们分析了具有相同问题但采用麦克斯韦分布的情形。我们使用了一个在一维方向上尺度很大从而实际上只是一维、但描述所有电磁效应的三维粒子网格（particle-in-cell）代码。在麦克斯韦分布的情形下，并与先前研究一致，我们展示了在热-冷过渡区形成双层结构，其抑制了热电子从热等离子体向冷等离子体的通量。在kappa分布的情形下，与麦克斯韦情形相反，我们发现热-冷过渡区存在多个带有双层的锋面。这是由于kappa情形比麦克斯韦情形具有更延展的尾部。来自延展尾部的电子自由地从热等离子体逃逸进入冷等离子体。它们形成一束电子束，该电子束产生回流电流以及朗缪尔湍流，在某些位置朗缪尔波发生累积。由于有质动力，在这些位置朗缪尔波产生密度凹陷，其中形成了带有热锋面的双层结构，抑制热电子通量。我们还展示了质子在这些过程中如何被加速。最后，我们比较了kappa与麦克斯韦情形，并讨论了这些过程如何可被观测到。