相对论性重联：非热粒子的有效来源
高能天体物理现象
2015-06-18 v1 等离子体物理
摘要
在磁化天体物理外流中，常通过磁重联将场能耗散为粒子能量来解释观测到的非热特征。借助二维和三维粒子模拟，我们研究了磁主导的电子-正电子等离子体中的反平行重联。我们的模拟延伸至前所未有的时间和空间尺度，因此我们能够捕捉系统在初始瞬态之后且不受任何边界条件人为限制的渐近状态。在晚期，重联层组织成由薄 X 线连接的大磁岛链。等离子体不稳定性进一步将每条 X 线碎裂成一系列较小的磁岛，由 X 点分隔。在 X 点处，粒子退磁并沿重联电场被加速。我们提供了确凿证据表明，在整个重联区域积分的晚期粒子谱是幂律谱，对于磁化率 sigma>10，其谱指数硬于 -2。在二维和三维中，向非热能量的高效粒子加速是相对论性重联长期演化的普遍副产物。在三维中，漂移扭折模式在早期使重联层出现波纹，但长期演化由等离子体不稳定性控制，这促进了高效的粒子加速，类似于二维物理。我们的发现对脉冲星风和相对论性天体物理喷流中硬光子谱的产生具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1401.5471,
title = {Relativistic Reconnection: an Efficient Source of Non-Thermal Particles},
author = {Lorenzo Sironi and Anatoly Spitkovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1401.5471},
year = {2015}
}
备注
6 pages, 5 figures, ApJL accepted, movies available at https://www.cfa.harvard.edu/~lsironi/Site/sigma10.no.guide.field/