可压缩 MHD 湍流中加速粒子的扩散与散射
高能天体物理现象
2023-11-17 v1 星系天体物理
摘要
我们在磁流体力学（MHD）湍流的现代理解框架下，数值研究了宇宙线（CRs）的扩散与散射及其加速过程。基于观测和数值实验获得的可压缩 MHD 湍流性质，我们考察了 CRs 与等离子体模式的相互作用。我们发现：（1）粒子的回旋半径随加速时间尺度呈指数增长；（2）动量扩散在强湍流区与回旋半径呈幂律关系，在弱湍流区呈现平台期，意味着随机加速过程；（3）空间扩散在亚阿尔文速区由平行扩散主导，而在超阿尔文速区由垂直扩散主导；（4）关于 CRs 与等离子体模式的相互作用，粒子加速在高 情形下由快模主导，而在低 情形下由快模和慢模共同主导；（5）在存在加速的情况下，磁声波模式仍在 CRs 的扩散与散射过程中起关键作用，这与早期理论预测高度一致。
引用
@article{arxiv.2311.09554,
title = {The diffusion and scattering of accelerating particles in compressible MHD turbulence},
author = {Nana Gao and Jianfu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.09554},
year = {2023}
}
备注
17 pages, 10 figures, 1 table. Accepted for publication in ApJ