非共振动力学驱动流不稳定的非线性饱和
高能天体物理现象
2015-05-18 v1
摘要
Bell (2004) 预言了年轻超新星遗迹激波中一种用于放大星际磁场的非共振不稳定性，并认为该不稳定性与宇宙线粒子的加速相关。对于这种不稳定性，在超新星遗迹激波前方向前传播的宇宙线，通过感应出平行于背景磁场的电流，驱动波长远小于典型宇宙线拉莫尔半径的电磁波。我们利用粒子网格混合模拟（动力学离子和流体电子）探索了非共振模式的非线性状态，并针对实际的宇宙线和背景等离子体参数分析了饱和机制。在线性阶段，观测到的增长率和波长与理论预测相符；不稳定性的非线性阶段显示出背景等离子体和宇宙线粒子的强烈反应，磁场饱和水平随宇宙线参数变化。宇宙线与背景密度比为 n_CR/n_b=10^(-5) 的模拟揭示了最高的磁场饱和水平，能量也传递给了背景等离子体和宇宙线粒子的垂直速度分量。结果表明，磁场放大因子可超过 10，并表明这种不稳定性对于产生磁场湍流以及加速宇宙线粒子具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1002.1701,
title = {The nonlinear saturation of the non-resonant kinetically driven streaming instability},
author = {L. Gargate and R. A. Fonseca and J. Niemiec and M. Pohl and R. Bingham and L. O. Silva},
journal= {arXiv preprint arXiv:1002.1701},
year = {2015}
}