错综磁场中的粒子输运与相对论冲击波的费米加速
天体物理学
2009-11-07 v2
摘要
本文提出了一种新的蒙特卡罗模拟方法，用于研究相对论冲击波处的费米加速。该方法精确地对进入冲击波后通过的粒子轨迹进行积分，并通过蒙特卡罗迭代构建了入射角和出射角条件下返回概率的函数。这些 upstream 和 downstream 概率规律随后结合冲击波越跨的能量增益公式，用于再现费米加速过程。对于 upstream 和 downstream 均为纯 Kolmogov 磁带状扰动的情况，发现其光谱指数随 Lorentz 因子 Gamma 从 2（亚相对论冲击波）的 s=2.09±0.02 平滑演化至 Gamma>>1（超相对论极限）的 s=2.26±0.04。首次冲击波越跨的能量增益约为 ~Gamma²，后续所有循环的能量增益约为 2，正如 Gallant & Achterberg (1999) 所预期。当 Gamma>>1 时，加速时间尺度可短至洛伦兹时间的一个小数。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0304058,
title = {Particle transport in tangled magnetic fields and Fermi acceleration at relativistic shocks},
author = {M. Lemoine and G. Pelletier},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0304058},
year = {2009}
}
备注
4 pages, 4 figures, v2: minor modifications, version to appear in ApJL