准平行弓激波处的离子加速：解析注入特征
高能天体物理现象
2016-03-23 v2 空间物理
摘要
无碰撞激波是高效的粒子加速器。在地球上，当磁场几何为准平行时，可在弓激波上游观测到能量超过 100 keV 的离子，而大尺度超新星遗迹激波可将离子加速至宇宙射线能量。这种能量增益归因于扩散激波加速，然而，要使该过程生效，离子必须首先被充分加速。这种初始加速如何发生以及在哪里发生，一直是激波加速理论中尚未解决的关键问题之一。利用 Cluster 航天器观测，我们研究了地球弓激波上游湍流过渡层中离子反射事件的 signatures，并在激波混合模拟的支持下，表明这些反射特征是离子注入过程第一步的典型特征。这些反射事件特别发展于大振幅上游波的尾缘与局部激波面相交且上游磁场由准垂直转变为准平行的区域。观测到的离散离子速度特征可归因于在该波边界处离子反射的快速连续发生。在与激波发生初始相互作用后，离子沿准平行磁场向上游流动。上游区域的每个后续波前都会将离子扫回激波，使其在 upstream 和激波波阵参考系之间的每次转换中获得能量。在三到五个回旋周期内，部分离子获得了足够的平行速度以逃逸至上游，从而完成注入过程。
引用
@article{arxiv.1511.02077,
title = {Ion Acceleration at the Quasi-Parallel Bow Shock: Decoding the Signature of Injection},
author = {Torbjörn Sundberg and Christopher T. Haynes and David Burgess and Christian X. Mazelle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1511.02077},
year = {2016}
}
备注
30 pages, 10 figures. Accepted for publication in The Astrophysical Journal