非相对论准平行无碰撞激波中质子与电子的同步加速
高能天体物理现象
2015-03-02 v2 等离子体物理
空间物理
摘要
我们通过自洽的一维粒子模拟 (PIC)，研究了非相对论、高马赫数、准平行无碰撞激波中质子和电子的扩散激波加速 (DSA)。首次发现这两种粒子均在动量空间中形成了谱指数为 的幂律分布，这与 DSA 的预测一致。我们发现，质子和电子的散射均由高能质子流通过非共振混合 (Bell) 不稳定性激发的右旋圆偏振波所介导。质子在经历数次激波漂移加速 (SDA) 的回旋周期后被注入 DSA；而电子首先通过 SDA 进行预加热，随后通过涉及 SDA 和由 Bell 波介导的类费米加速的混合加速过程获得能量，最终被注入 DSA。利用模拟，我们可以测量加速粒子中的电子/质子比率，这对于解释在地球测量到的宇宙射线通量以及超新星遗迹、射电超新星和星系团等天体物理对象的多波段辐射至关重要。我们发现，对于强非相对论激波，电子幂律分布的归一化系数约为质子的 。
引用
@article{arxiv.1412.0672,
title = {Simultaneous Acceleration of Protons and Electrons at Nonrelativistic Quasiparallel Collisionless Shocks},
author = {Jaehong Park and Damiano Caprioli and Anatoly Spitkovsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.0672},
year = {2015}
}
备注
5 pages, 4 figures, accepted to PRL (some updates)