因韦贝尔不稳定引起的相对论喷流中的粒子加速
天体物理学
2009-11-07 v2
摘要
冲击加速是天体等离子体中普遍存在的现象。等离子体波及其相关不稳定（例如布努门不稳定、双流不稳定和韦贝尔不稳定）在冲击前沿产生的粒子（电子、正电子和离子）加速。我们使用 3-D 相对论电磁粒子 (REMP) 代码，研究了相对论喷流前端在带或不带初始磁场的环境等离子体中的粒子加速。我们发现，在无环境场和弱环境场之间的结果仅有细微差别。仿真显示，喷流传播方向垂直和平行于喷流的 Weibel 不稳定所加速的粒子。虽然在喷流前端可能发生一些费米加速，但大多数电子加速发生在喷流前端之后，不能被表征为费米加速。仿真结果表明，这种不稳定性负责产生和放大高度非均匀的小尺度磁场，这些磁场有助于电子在喷流头后方的横向偏转。来自偏转电子的"抖动"辐射 (Medvedev 2000) 的性质不同于在均匀磁场中计算的同步辐射。这可能对于理解伽玛射线暴、相对论喷流和超新星遗骸中复杂的时间演化和/或光谱结构具有重要意义。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0305091,
title = {Particle Acceleration in Relativistic Jets due to Weibel Instability},
author = {K. -I. Nishikawa and P. Hardee and G. Richardson and R. Preece and H. Sol and G. J. Fishman},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0305091},
year = {2009}
}
备注
ApJ, in press, Sept. 20, 2003 (figures with better resolution: http://gammaray.nsstc.nasa.gov/~nishikawa/apjweib.pdf)