相对电子加速及地球磁尾重联处\'踩踏\'光谱特征
高能天体物理现象
2024-12-10 v1 地球与行星天体物理
太阳与恒星天体物理
空间物理
摘要
在空间中发生的爆炸性能量释放事件期间，电子被加速到高非热能量。然而，与重联X线直接相关的相对论电子的特性及加速机制尚不清楚。本研究利用磁磁多尺度(MMS)测量数据，分析了地球磁尾一次重联事件中，从亚相对论到相对论(~80至560 keV)电子的通量与光谱特征。该事件为在MMS停留于分离介质层约半段时间内，提供了测量由X线直接能量化电子的独特机会。在分离介质层中，相对论电子通量明显增强，且最高通量指向远离X线的方向，这表明这些电子直接来源于X线。光谱分析显示，这些相对论电子偏离了主要等离子体层 population，表现出类似于银河宇宙射线中所观察到的\'踩踏\'特征。\'踩踏\'电子对总电子能量密度的贡献在分离介质层中从0.1%增至1%，尽管光谱斜率未表现出明显变化。进一步分析表明，尽管这些相对论电子来源于X线，但在输运过程中经历了非平凡的散射。这些发现为磁尾中磁重联能够有效地在X线处加速相对论电子提供了明确证据，为理解磁重联期间电子动力学的复杂过程提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2412.05974,
title = {Relativistic Electron Acceleration and the 'Ankle' Spectral Feature in Earth's Magnetotail Reconnection},
author = {Weijie Sun and Mitsuo Oka and Marit Øieroset and Drew L. Turner and Tai Phan and Ian J. Cohen and Xiaocan Li and Jia Huang and Andy Smith and James A. Slavin and Gangkai Poh and Kevin J. Genestreti and Dan Gershman and Kyunghwan. Dokgo and Guan Le and Rumi Nakamura and James L. Burch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.05974},
year = {2024}
}
备注
23 pages, 5 figures