电子-离子与电子-正电子等离子体之间的相对论性剪切流及其天体物理应用

我们展示了电子-离子与电子-正电子等离子体之间相对论性剪切边界层的粒子网格模拟结果，并讨论了其潜在的天体物理应用。具体而言，我们发现对于被缓慢运动或静止的电子-离子鞘层包围的快速电子-正电子脊柱的情况，由于剪切界面产生的电磁场，轻子加速以高度各向异性的方式进行。虽然最高能量轻子仍产生约 1/{\Gamma} 量级的束流模式（在鞘层的准静止参考系中可见），其中 {\Gamma} 是脊柱的整体洛伦兹因子，但对于低能粒子，束流现象不那么明显。这与纯电子-离子剪切层的情况形成鲜明对比，在后者中，各向异性粒子加速导致最高能量粒子的束流模式显著窄于 1/{\Gamma}。无论哪种情况，剪切层加速预计会产生强烈依赖角度的轻子（从而辐射）谱，前向方向的谱比大偏轴角度观测到的谱显著更硬，远超共动各向同性轻子分布产生的常规多普勒增强效应。这可能解决当前耀变体和伽马射线暴喷流建模中常见的、需要高（且似乎任意选择的）辐射电子最小洛伦兹因子的问题。