由湍流诱导磁重联引起的粒子加速时间

我们数值研究了理解湍流诱导磁重联中粒子加速理论的关键参数：粒子加速时间。我们考察了粒子是在喷流动态演化期间加速，还是在后处理的近静止 regime 中加速。我们推导出粒子加速时间，并将其与两种在模拟中识别出的费米 regime 和漂移 regime 的理论预测进行比较。在费米 regime 中，当重联速度恒定时，加速时间预计与粒子能量无关，因为能量随时间呈指数增长。相反，我们期望重联加速时间取决于当前片的厚度和重联速度，这一依赖性最近由 Xu 和 Lazarian (2023) 重新审视。他们确定了三个条件用于 $t_{acc}$。我们使用湍流喷流中当前片厚度和重联速度的时间统计分布来测试这些关系。发现平均 $t_{acc}$ 随粒子能量几乎恒定。我们将其与直接来自同一相对论性喷流中 5 万 粒子原位加速得到的平均加速时间进行比较。在考虑更长时间间隔的近静止喷流快照进行粒子加速时，我们发现费米 regime 中的加速时间仍基本与粒子能量无关，并与加速时间理论关系吻合，直到粒子 Larmor 半径等于最大当前片厚度的阈值能量为止。超过此阈值后，加速 regime 转为较慢的漂移 regime，呈现强烈的能量依赖性，与预期相符。结果还表明费米 regime 的优势性。