通过天体物理观测看无碰撞激波中的等离子体加热与粒子加速
高能天体物理现象
2023-02-15 v1
摘要
超新星遗迹 (SNRs) 是恒星爆炸的产物，是强大的天体物理实验室，凭借其明亮的电磁辐射，使我们能够研究无碰撞激波的物理。超新星 (SNe) 产生的爆震波激波为我们提供了研究极端条件的观测窗口，其特征是高马赫数（及阿尔文马赫数）以及强大的非热过程。在无碰撞激波中，不同物种间的温度平衡可能在激波前沿无法达到。在此框架下，不同粒子物种可能在 SNR 的后激波介质中以不同温度（取决于其质量）被加热。SNR 还以宽频非热辐射为特征，该辐射源于激波前沿，由轻子和强子的非热粒子群产生。这些被称为宇宙射线的粒子通过扩散激波加速被加速至超相对论能量。如果 SNR 损失其显著部分的动能以加速宇宙射线，则激波动力学相对于绝热情形应被改变。这种激波修正应导致总激波压缩比相对于 Rankine-Hugoniot 值 4 而增加。本文指出，X 射线高分辨率光谱（测量离子温度）与中等分辨率光谱（用于后激波密度的详细诊断）的结合可被用于研究无碰撞激波中的加热机制与粒子加速。我报告了在 SN 1987A 遗迹中测得的不同离子物种温度的新结果。我还讨论了最近在 SN 1006 a. D. 遗迹中获得的激波修正证据，其中当激波速度与环境磁场间夹角减小时，激波压缩比显著增加。
引用
@article{arxiv.2301.01183,
title = {Plasma heating and particle acceleration in collisionless shocks through astrophysical observations},
author = {Marco Miceli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.01183},
year = {2023}
}
备注
Author's preprint. Accepted for publication in Plasma Physics and Controlled Fusion after minor revisions