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天体物理应用中的无碰撞激波基础,2. 相对论性激波

高能天体物理现象 2011-10-20 v2 空间物理

摘要

我们综述了无碰撞相对论性激波的近期进展。简要介绍了动力学不稳定性理论,包括其预测与局限性。主要关注点在于(i)对偶和(ii)电子-核子等离子体中的数值实验。主要结果为: 证实了3D非磁化相对论性等离子体中由于轻子-Weibel不稳定性或离子-Weibel不稳定性导致的激波演化; 对上游磁化率的敏感依赖性; 粒子动力学对上游磁场倾角 \thetabn\thetabn 的敏感依赖性,其中 \thetabn>34\thetabn>34^\circ 的粒子无法逃逸至上游,从而导致了“亚光速”与“超光速”激波的区分; 超相对论性激波中的粒子几乎无法反转激波并逃逸至上游;它们可能会在激波坡道附近振荡很长时间,可以说是“冲浪”并因此被一种 SDA 加速; 这些粒子在下游分布上形成了幂律尾部;指出了其局限性; 最近发展的方法允许计算由下游高能粒子发射的辐射谱; Weibel产生的下游磁场形成大振幅涡旋,这些涡旋可能被下游流平流输运至距离激波很远处,并可能促成延伸的强场区域; 如果包含宇宙线,类 Bell 模式可以在近平行磁场激波中产生短波长的上游磁湍流,并通过扩散重耦合产生长波长的磁湍流; 这种大振幅波的平流输运应导致准平行激波的周期性重构,并在下游喷射大振幅磁场涡旋,它们在那里对湍流及维持大磁场的延伸区域做出贡献。

关键词

引用

@article{arxiv.1105.3221,
  title  = {Fundamentals of collisionless shocks for astrophysical application, 2. Relativistic shocks},
  author = {A. M. Bykov and R. A. Treumann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1105.3221},
  year   = {2011}
}

备注

63 pages, 16 Figures, refereed version, accepted by AARv, in press