天体物理湍流中跨相对论电子的快速加速
等离子体物理
2020-05-27 v2 高能天体物理现象
空间物理
摘要
观测到的电磁辐射表明，从太阳耀斑到星系团介质，许多天体物理系统中普遍存在着高能相对论电子。然而，关于其加速以及可能的再加速机制仍存在未解之谜。无处不在的等离子体湍流是一种可能的普适机制。我们利用混合粒子网格（particle-in-cell）方法研究湍流中跨相对论电子的获能，该方法提供了从MHD到亚离子尺度的阿尔文湍流的真实模型，并对电子采用测试粒子模拟。我们发现，取决于电子初始能量和湍流强度，电子在被困于动态磁结构期间可能因磁曲率漂移而经历快速且高效的获能阶段。此外，电子被随机加速，这是一个较慢的过程，产生的最大能量较低。这两种过程的联合效应决定了整体的电子加速。在适当的湍流参数下，我们发现超热电子可被加速至相对论能量。例如，在日球层参数和相对较高的湍流水平下，快速获能至MeV能量是可能的。
引用
@article{arxiv.1910.11935,
title = {Fast acceleration of transrelativistic electrons in astrophysical turbulence},
author = {Domenico Trotta and Luca Franci and David Burgess and Petr Hellinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.11935},
year = {2020}
}
备注
Accepted for publication in The Astrophysical Journal