重新审视磁流体动力学湍流中带电颗粒的加速

我们研究了星际介质（ISM）中带电颗粒被磁流体动力学（MHD）湍流加速的过程。我们首先通过考虑颗粒导向中心沿均匀磁场方向的涨落（即非线性理论——NLT），重新审视了回旋共振加速。我们使用 NLT 计算了不同 ISM 相位下由快 MHD 模式引起的回旋共振颗粒速度，并与使用准线性理论（QLT）获得的结果进行了比较。我们发现，对于适用于典型 ISM 相的参数，颗粒导向中心的涨落使颗粒速度降低不到 15%，但在更特殊的情况下它们可能很重要。我们确认大颗粒可以通过回旋共振被加速到超 Alfvén 速度。对于此类超 Alfvén 颗粒，我们研究了通过快模式的渡越时间阻尼（TTD）进一步加速的效应。我们发现，由于 NLT 中共振条件的展宽，TTD 加速不仅对于颗粒俯仰角相对于磁场余弦 $\mu>V_{A}/v$ 的情况很重要，而且对于 $\mu<V_{A}/v$ 的情况也很重要，其中 $v$ 是颗粒速度，$V_{A}$ 是 Alfvén 速度。我们表明，对于大颗粒，TTD 加速占主导地位并超过回旋共振，且能显著提高由回旋共振加速引起的颗粒速度。我们量化了由低频 Alfvén 波引起的另一种随机加速机制。我们讨论了这些机制的适用范围及其意义。