斜向MHD宇宙线激波的演化与效率：双流体模拟

采用一种新的二阶精度数值方法，我们利用双流体模型对扩散粒子加速过程进行了斜向磁流体动力学（MHD）宇宙线（CR）修正平面激波演化的动力学模拟。数值激波演化至已发表的解析稳态性质。为了探究磁场的动力学作用，我们针对这些时间渐近态，探索了上游快模马赫数 $M_f$ 和等离子体 $\beta$ 的参数空间，并将结果汇编成动力学稳态CR加速效率 $\epsilon_c$ 的图谱。这些图谱以及额外的数值实验表明，在CR-MHD激波中，对切向磁场的压缩功作用会降低 $\epsilon_c$。因此，在低 $\beta$、中等 $M_f$ 的激波中，准垂直激波的 $\epsilon_c$ 往往小于相同 $M_f$ 的高 $\beta$ 激波。这一结果支持了先前的结论，即强斜向磁场会抑制扩散激波加速。另一方面，对于 $\beta < 1$ 的准平行激波，与高 $\beta$ 激波相比，在给定的 $M_f$ 下 $\epsilon_c$ 似乎有所增加。然而，这一与第一个结论的表面矛盾源于：对于小 $\beta$ 的准平行激波，快模马赫数并不能很好地衡量通过激波的压缩程度。声马赫数能更好地反映这一点，且其值更大。具有可比声马赫数的高 $\beta$ 和低 $\beta$ 激波的加速效率更为相似。CR-MHD激波的时间演化在性质上与CR-气体动力学激波相似。然而，存在几个潜在有趣的明显差异。