电子回旋脉泽不稳定性的动力学模拟：有限源尺寸效应

电子回旋脉泽不稳定性在宇宙中广泛存在，产生了例如磁化行星和冷亚恒星天体的射电辐射。诊断天体物理射电源的参数需要对辐射过程进行全面的非线性模拟。我们在极低$\beta$等离子体中模拟了电子回旋脉泽不稳定性。所用模型考虑了辐射从源区的逃逸以及粒子流经该区域的过程。我们开发了一种动力学代码来模拟射电辐射源中电子分布的时间演化。该模型包含了描述粒子注入和逃逸出辐射源区域的项。通过使用有限的放大时间，考虑了辐射从源区的空间逃逸。本文研究了马蹄形的不稳定电子分布。针对行星和超冷矮星磁层中典型的多种参数集进行了一系列模拟。产生的辐射（对应于基本异常模）频率接近电子回旋频率，并沿垂直于磁场的方向传播。模拟开始后不久，电子分布即达到准稳态。如果辐射源区域相对较小，最终的电子分布与注入电子的分布相似，辐射强度较低。在较大的源中，由于波粒相互作用，电子分布可能变得近乎平坦，而粒子能流转化为波的效率可达 10-20%。我们发现我们的模型与地球和土星极光射电辐射源区的原位观测结果吻合良好。此外，还获得了超冷矮星磁层中电子分布的预期特征。