相对论磁重联中的粒子注入与非热粒子加速

相对论 regime 下的磁重联已被提出作为非热粒子与高能辐射高效产生的重要过程。利用全动力学粒子网格模拟，我们研究了引导场强度与域尺寸如何影响特征能谱特征与加速过程。我们研究两个阶段加速：直至注入能量 $\gamma_{\rm inj}$ 的 energization，以及生成幂律谱的进一步加速。更强的引导场增大了幂律指数与 $\gamma_{\rm inj}$，从而抑制加速效率。这些量随域尺寸增大看似收敛，表明我们的发现可推广至大尺度系统。我们发现三种不同机制贡献于注入期间的加速：沿平行电场的粒子流、费米反射与拾取过程。与垂直于磁场的电场相关的费米与拾取过程，在弱引导场与较大域情况下主导注入。与此同时，平行电场在强引导场 regime 中对注入十分重要。在注入后阶段，我们发现垂直电场在弱引导场 regime 中主导粒子加速，而平行电场在强引导场下控制加速。这些发现将有助于解释高能天体物理中的非热加速与辐射，包括黑洞喷流与脉冲星风云。