相对论激波前兆中由等离子体空化不稳定性引起的磁场放大

等离子体流动不稳定性在相对论激波及其环境中的磁场放大和粒子加速中起着重要作用。然而，在远激波前兆区，加速粒子构成高度相对论性和稀薄的束流，与束流粒子的回旋半径相比，流动不稳定性通常变得低效并在极小尺度上运作。我们报告了一种由稀薄相对论性束流驱动的等离子体空化不稳定性，它可以将磁场强度和相干尺度都放大数个数量级，达到与束流能量密度近等分的数值。该不稳定性在 Weibel 不稳定性发展之后增长，并与背景轻子和离子对束流电流的非对称响应相关。由此产生的净感应电场在带正电和带负电的束流物种之间驱动强烈的能量不对称性。大规模粒子在胞模拟用于验证关于该不稳定性增长和饱和水平的解析预测，并表明其在广泛条件（包括与对负载等离子体相关的条件）下是稳健的。这些结果对伽马射线暴中激波的磁化和结构具有重要意义，更一般地说，对等离子体天体物理环境中磁场放大和相对论性带电粒子的非对称散射具有重要意义。