电子-离子等离子体中相对论无碰撞冲击波的结构

电子-离子等离子体中的相对论无碰撞冲击波被认为发生于伽马射线暴（GRBs）的余辉阶段，以及其他相对论流与星际介质相互作用的环境中。未磁化等离子体中冲击波的一个特定状态因其在 GRB 中的应用而引起了极大关注。在本文中，我们给出了未磁化相对论电子-离子冲击波的第一性原理粒子网格模拟。通过使用离子-电子质量比从 16 到 1000 的长期 2.5 维模拟，我们解析了冲击波的形成，并达到了超越初始瞬态的稳态冲击波结构。我们发现，即使在很高的离子-电子质量比下，初始未磁化的冲击波也能有效地由离子 Weibel 不稳定性来介导，其典型冲击波厚度约为 50 个离子趋肤深度。在冲击波上游，与合并的离子电流丝的相互作用加热了电子成分，使得震后流在离子和电子之间达到近等分，电子温度达到离子温度的 50%。这种能量交换有助于解释从 GRB 余辉观测中推断出的大电子能量份额。