非相对论准平行无碰撞激波中电子、正电子和质子的非热加速
高能天体物理现象
2024-05-31 v1
摘要
在星际介质中观测到了高能正电子，并且在银河宇宙线中探测到了能量高达约 1 TeV 的相对论性能量正电子。我们研究了由质子、电子和正电子组成的等离子体引发的非相对论准平行无碰撞激波中粒子（特别是正电子）的加速。等离子体中正电子与质子数密度比为 0.1。我们关注一个代表性激波，其声马赫数为 17.1，阿尔文马赫数为 16.8（在激波静止系中）。为了研究激波中包括正电子在内的粒子的加速机制，我们利用一维粒子模拟 (PIC) 方法。发现激波中所有三种粒子都能被加速并呈现幂律谱。在激波前沿，大量入射上游粒子被反射并经历显著能量增加，这些反射粒子可以有效地注入扩散激波加速 (DSA) 过程。此外，当反射正电子沿激波上游的磁场运动时，它们可以被平行于磁场的电场进一步加速。因此，与电子相比，正电子可以被优先加速并注入 DSA 过程。
引用
@article{arxiv.2405.19611,
title = {Nonthermal Acceleration of Electrons, Positrons and Protons at a Nonrelativistic Quasiparallel Collisionless Shock},
author = {Huan Yu and Qi Xia and Jun Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.19611},
year = {2024}
}
备注
7 pages, 7 figures, Accepted for publication in ApJ