相对论条纹风中激波驱动重联的粒子模拟
高能天体物理现象
2015-06-11 v1
摘要
通过二维和三维粒子模拟，我们研究了相对论条纹流终止激波处的驱动磁重联过程。在脉冲星风和磁星驱动的相对论喷流中，流体由交替磁场极性的条纹组成，这些条纹由热等离子体电流片分隔。在风终止激波处，流体被压缩，交替场通过驱动磁重联而湮灭。无论条纹波长“lambda”或风磁化率“sigma”如何（在磁主导流体的 sigma>>1 区域内），激波驱动重联都会将交替场的所有磁能转移给粒子，其平均洛伦兹因子相对于激波前值增加了 sigma 倍。在 lambda/(r_L*sigma)>>1 的极限下，其中 r_L 是风中的相对论拉莫尔半径，激波后粒子谱趋近于斜率约为 -1.5 的平坦幂律尾，由重联电场加速的粒子填充。只有当导向场强于交替分量时，与电流平行的“导向”磁场的存在才会抑制粒子加速。我们的发现对脉冲星风云和相对论喷流的非热辐射模型施加了重要约束。
引用
@article{arxiv.1208.4998,
title = {Particle-in-cell simulations of shock-driven reconnection in relativistic striped winds},
author = {Lorenzo Sironi and Anatoly Spitkovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.4998},
year = {2015}
}
备注
25 pages, 14 figures, movies available at https://www.cfa.harvard.edu/~lsironi/sironi_movies.tar ; in press, special issue of Computational Science and Discovery on selected research from the 22nd International Conference on Numerical Simulation of Plasmas