天体等离子体冲击中的非费米幂律加速

无碰撞等离子体冲击理论——例如适用于伽玛射线暴余辉——仍存在若干关键问题尚未得到充分理解。本文我们通过数值模拟约10^9粒子的系统，研究了高度相对论无碰撞冲击中的带电粒子动力学。我们发现加速电子呈现幂律分布，经详细检验发现，这种分布源于与费米加速截然不同的加速机制。电子因冲击中相互穿越等离子体的强 filamentation 不稳定性而被加速，并与幂律分布的电流 filament 结构重合。这些结构是相对论无碰撞冲击中已知的Weibel型双流不稳定性必然的产物。电子在空间上得到瞬间且局部的加速和减速；这与递归式加速机制如费米加速具有根本性的差异。电子分布幂律的斜率与从观测中推断的伽玛射线暴余辉合成辐射中粒子幂律谱相一致，该机制也可能更一般地解释来自冲击性星际/星际辐射区域及相对论喷流中非热辐射的起源。