相对论等离子体中的快速重联：磁流体动力学撕裂不稳定性再探

在磁主导等离子体中运行的快速重联常被用于磁星巨耀斑、脉冲星风中的磁耗散或解释蟹状星云中观测到的伽马射线耀斑的模型，因此其在高能天体物理中的研究至关重要。在此，我们通过二维数值模拟，在相对论电阻磁流体动力学框架下研究了撕裂不稳定性的线性阶段及随后的非线性演化，这适用于阿尔文速度接近光速的情况。研究发现，该不稳定性的线性阶段与经典 MHD 中的分析非常吻合，其增长率随 Lundquist 数 S 以 S^-1/2 缩放，唯一的例外是由于热和磁能量贡献导致的增强惯性项。此外，当考虑反比尺度随 S^-1/3 缩放的薄电流片时，可重现所谓的“理想”撕裂机制，其模态独立于 S 增长且极快，仅需电流片长度的几个光穿越时间。涨落的总体增长似乎仅取决于背景阿尔文速度的值。在完全非线性阶段，我们观测到向基模的逆级联，伴有从 X 点以外部阿尔文速度传播的 Petschek 型超音速喷流，以及处于预测值 R~(ln S)^-1 的快速重联率。