磁主导等离子体中碰撞阿尔文波的快速耗散

致密天体周围的磁能常主导于等离子体静质量，其耗散可为天体提供光度。我们描述一种比磁重联更快的耗散机制。该机制涉及两列强阿尔文波，其反平行磁场 $\boldsymbol{B}_1$ 和 $\boldsymbol{B}_2$ 沿背景磁场 $\boldsymbol{B}_0$ 反向传播并碰撞。碰撞形成垂直于 $\boldsymbol{B}_0$ 的薄电流片，吸收入射波。电流片由电场 $\boldsymbol{E}$ 维持，打破磁流体力学条件 $E<B$ 并将粒子加速到高能量。我们利用两列对称平面波（振幅 $A=B_1/B_0=B_2/B_0$）在均匀 $\boldsymbol{B}_0$ 中传播这一简单设置，通过动理学等离子体模拟展示了该机制。当 $A>1/2$ 时机制被激活，其耗散大部分波能，比例为 $f=(2A-1)/A^2$，在 $A=1$ 时达到 $100\%$。平面几何允许在一维模拟中观察耗散过程。我们还进行了二维模拟，使电流片的撕裂不稳定性能够自发打破平面对称性。在主要关注的中等 $A$ 下，撕裂不稳定性被抑制。在 $A\gg 1$ 时，耗散转变为正常的、较慢的磁重联。本文描述的快速耗散可能发生在具有扰动磁场的各种天体中，包括磁星、吸积黑洞喷流和脉冲星风云。