磁化相对论性外流中反向激波的形成条件：调和理论与模拟

反向激波（RS）辐射可用于探测相对论性抛射物的性质，尤其是伽马射线暴（GRB）余辉中磁化度 $\sigma$。然而，文献中关于RS形成的物理条件一直存在混淆，且在坡印廷流主导 regime 中磁场在RS动力学中的作用尚未被完全理解。利用激波跳跃条件，我们刻画了磁化RS的性质。我们比较了不同理论与数值模拟中的RS动力学与形成条件，并调和了它们之间的差异。严格的RS形成条件为 $\sigma < \sigma_\mathrm{cr}=(8/3)\gamma_4^2(n_1/n_4)$，其中 $n_4$ 和 $n_1$ 分别为抛射物与环境介质的静止系数密度，$\gamma_4$ 为整体洛伦兹因子，$\sigma_\mathrm{cr}$ 为临界磁化度。与先前论断相反，我们证明该条件与其他理论和模拟结果一致，可进一步应用于未来数值模拟的设定与一致性检验。利用此条件，我们提出了RS形成的特征半径，并将磁化壳层划分为三个 regime：'厚壳'（相对论性RS）、'薄壳'（跨相对论性RS）和'无RS' regime。临界磁化度 $\sigma_\mathrm{cr}$ 在薄壳中通常小于1，但在'厚壳' regime 中可能达到 $\sim 100-1000$。我们的结果可应用于坡印廷流主导抛射物的动力学演化，并有望用于磁化相对论性外流的自洽光变曲线建模。