相对论剪切流中的粒子加速：能谱

我们考虑洛伦兹因子高达 Γ_0 ∼ 20 的相对论剪切流中带电粒子的加速。我们给出粒子输运方程的数值解，并与解析计算结果比较。我们表明，在高度相对论极限下，加速产生的粒子能谱趋近于幂律 N(E)∝E^{-q̃}，该幂律斜率的普适值为 q̃=(1+α)，其中 α 刻画粒子平均自由程的幂律动量依赖。在温和相对论流速下，能谱变软且对底层流动剖面敏感。我们探究了不同的流动例子，包括高斯和幂律型速度剖面，表明后者产生相对更硬的能谱，在 Γ_0 ≃ 3 和 Kolmogorov 湍流下给出 q̃≃2。我们与简化的漏箱方法比较，并推导出用于估计作为最大剪切流速函数的谱指数的近似关系。这些结果对喷流高能天体物理源（如活动星系核）具有意义，因为剪切加速是将带电粒子加速至相对论能量的一个有前景的机制，并可能贡献于观测到的高能辐射。