弱准垂直星系团激波过渡区中的微观不稳定性

微观不稳定性在无碰撞激波的熵产生和粒子加速中都起着重要作用。最近的研究表明，在高β（β=P_gas/P_B）星系团介质（ICM）中的准垂直（Q_⊥）激波过渡区，由反射回旋离子引起的离子温度各向异性可能触发阿尔文离子回旋（AIC）不稳定性和离子镜像不稳定性，而由磁场压缩引起的电子温度各向异性可能激发哨声不稳定性和电子镜像不稳定性。采用具有声马赫数 M_s=2-3 的 Q_⊥-激波的粒子在胞（PIC）模拟中得到的离子与电子温度各向异性的数值估计，我们对这些微观不稳定性进行了线性稳定性分析。描述了在包括β和离子-电子质量比依赖关系在内的广泛参数范围内，离子和电子尺度上微观不稳定性及随之产生的等离子体波的动力学性质。此外，通过具有周期边界条件的二维PIC模拟考察了所诱发等离子体波的非线性演化。我们发现，对于β≈20-100，在高于AIC临界马赫数 M_AIC^*≈2.3 的超临界激波中，AIC不稳定性可诱发离子尺度波并产生激波表面涟漪。在这些高β激波中，电子尺度波主要由哨声不稳定性产生。由此产生的从电子到离子尺度的多尺度波被认为对ICM中Q_⊥-激波的电子注入到扩散激波加速机制至关重要。