Limits on diffusive shock acceleration in dense and incompletely ionised media
计算了上游离子中性阿尔芬波阻尼、低能粒子电离和库仑损失对扩散激波加速的限制。给出了具有离子中性阻尼的定常上游波激励问题的解析解，并计算了由此产生的逃逸上游通量。讨论了时间相关问题，并给出了数值解。最后讨论了这些结果对超新星遗迹中激波加速可能的观测检验的意义。
1996-01-31 astro-ph
Diffusive Shock Acceleration: the Fermi Mechanism
无碰撞等离子体冲击波的扩散费米加速机制在天体物理学中被广泛引用，以解释各种环境中非热粒子群的出现，包括宇宙射线产生的地点，并被观察到在日光层的几个地点运作。这篇评论概述了扩散冲击加速理论的主要结果，首先集中在它如何产生幂律分布的测试粒子制度，其中的冲击动力学是由热人口提供的种子粒子的加速过程中占主导地位。然后，由加速粒子的冲击流体动力学的非线性修改的重要性被解决，强调这些随后如何影响非热光谱的形成。
1997-11-16 astro-ph
Thermal Particle Injection in Nonlinear Diffusive Shock Acceleration
无碰撞天体物理冲击中的粒子加速，扩散冲击加速（DSA）是产生至少低于10^{15} eV的宇宙射线的最可能机制。尽管这一理论取得了成功，但包括热粒子注入在内的几个关键因素仍然知之甚少。通过比较DSA半解析模型和Monte Carlo模型，研究了强非线性激波中的注入。这两个模型处理注射完全不同，我们显示，对于一组特定的参数，这些差异如何影响整体加速效率和宽带分布函数的形状。
2005-07-05 astro-ph
Cosmic ray diffusive acceleration at shock waves with finite upstream and downstream escape boundaries
在本文中，我们讨论的修改引入到一阶费米激波加速过程中，由于有限的范围内的扩散区域附近的冲击或由于边界条件，导致增加粒子逃逸上游和/或下游的冲击。在所考虑的平面激波的简单例子中，我们通过在离激波一定距离处施加粒子逃逸边界来理想化逃逸现象。这样的边界（或边界）的存在导致耦合的加速粒子谱的陡峭化和加速时间尺度的减小。它允许一个半定量的评价，并在某些特定的情况下，也为建模所观察到的陡峭的粒子光谱作为一阶费米冲击加速的结果。我们还注意到，接近能量上限的粒子比基于各自加速时间尺度的估计更年轻。在附录A中，我们给出了激波附近无限扩散区的一个新的时间相关解，该解考虑了激波上游和下游不同的常扩散系数。
1996-04-18 astro-ph
Present Status of Diffusive Shock Acceleration
扩散激波加速（DSA）是目前广泛接受的解释天体物理环境中宇宙射线（CR）产生的模型。尽管该理论在解释超新星遗迹加速的CR的能量学和光谱方面取得了初步的成功，但仍然存在一些未解决的问题，例如冲击时热等离子体中的粒子注入，由于自生MHD波引起的CR扩散以及由于离子CR引起的γ射线发射。最近的技术进步，以解决这些问题进行审查。
2000-12-26 astro-ph
Evidence for nonlinear diffusive shock acceleration of cosmic-rays in the 2006 outburst of the recurrent nova RS Ophiuchi
2006年蛇夫座RS爆发的红外和X射线光谱观测表明，冲击波减速的速度比标准测试粒子绝热冲击波模型预测的要高。在这里，我们表明，所观察到的演变的新星遗迹可以解释的扩散冲击波加速粒子的冲击波和随后逃逸的最高能量的离子从冲击区。非线性粒子加速也可以解释由红外和X射线数据推导出的激波速度的差异。被加速的电子和质子在爆发后几天内可以达到的最大能量被发现高达几TeV。利用Berezhko和Ellison提出的非线性扩散激波加速的半解析模型，我们证明了用RXTE/PCA和Swift/XRT测量的激波后气体温度意味着相对中等的加速效率。
2007-05-30 astro-ph
Comment on the paper "Diffusive Synchrotron Radiation from Relativistic Shocks of Gamma-Ray Burst Sources" by G. D. Fleishman
我们强烈反对G. Fleishman，这已发表在astro-ph arXiv（astro-ph/0502245），我们的论文的抖动辐射从伽玛射线暴冲击（梅德韦杰夫2000年，ApJ，540，704）。本文对提出的所有关键点进行了反驳，证明我们的原始论文（i）没有错误，（ii）正确地描述了瞬发伽玛暴发射谱。
2005-03-22 astro-ph
Evidence for Nonlinear Diffusive Shock Acceleration of Cosmic Rays in the 2006 Outburst of RS Ophiuchi
2006年RS Oph爆发的红外（IR）和X射线波长的光谱观测表明，冲击波减速的速度比标准测试粒子绝热冲击波模型预测的要高。观察到的爆炸波的演变可以解释，但是，由扩散冲击加速的粒子在向前冲击和随后逃逸的最高能量的离子从加速区域。非线性粒子加速也可以解释由红外和X射线数据推导出的激波速度的差异。我们讨论了在爆炸波的有效粒子加速光的新星遗迹的演变。
2008-01-11 astro-ph
Diffusive Acceleration of Ions at Interplanetary Shocks
日光层冲击是检验粒子在其周围加速理论的极好系统。这些一般分为两类：（1）行星际激波，其离子加速特性是线性的，非热离子作为测试粒子;（2）非线性系统，如地球的弓形激波和太阳风终止激波，其中加速的离子强烈影响激波的磁流体动力学结构。本文探讨了在一个特定的行星际冲击的扩散加速建模，重点解释在现场测量的离子分布函数。这一事件的观测数据是1991年第292天由卫星飞行任务获得的。使用一个著名的动力学蒙特卡罗模拟，这产生了良好的协议，在几个日光层冲击的观测，如有其他的理论技术，即混合等离子体模拟，和数值解的扩散-对流方程进行建模。在这个理论/数据的比较，它表明，扩散加速理论可以，一阶，成功地占附近的冲击质子分布数据，和观测的高能质子远上游行星际冲击比低能量拾取质子，使用一个单一的湍流参数。主要结论是，扩散加速流入上游离子可以模拟这种拾取离子丰富的事件，而不调用任何种子预加速机制，虽然这项调查不排除这种预加速的作用。
2005-06-08 astro-ph
Intrinsic energy cut-off in diffusive shock acceleration: possible reason for non-detection of TeV-protons in SNRs
冲击波加速的线性理论预测最大粒子能量仅受加速时间和冲击波大小的限制。我们研究的加速度非线性（冲击修改加速粒子，必须存在于强烈的天体物理冲击）和传播的阿尔芬波，负责粒子约束的冲击波阵面的综合效果。我们发现，在非线性修正流中，波折射到更大的波数会导致动量范围p_max/R <p <p_max内粒子损失的增加，其中R> 1是流的非线性预压缩，p_max是常规的最大动量，如果没有折射，可以达到。
2001-07-14 astro-ph
Analytical Study of Diffusive Relativistic Shock Acceleration
在试验粒子小角散射极限下，对任意速度角扩散函数D，解析地研究了相对论激波中粒子的加速问题。利用激波架角分布的少量（2-6）低阶矩，导出了谱指数s的精确解析表达式。对于各向同性扩散，以前的结果是复制和合理的。对于各向异性扩散，S被证明是敏感的D，特别是下游和在某些角度，和广泛的S值是可以实现的。数值分析证实，该分析可用于检验无碰撞激波模型和观测约束D。例如，强烈向前或向后增强扩散下游被排除的伽玛射线暴余辉观测。
2006-10-12 astro-ph
Diffusive shock acceleration in extragalactic jets
我们计算了相对论电子在激波中的分布随时间的演化，包括同步辐射和绝热过程以及类费米加速。激波是由喷流中的开尔文-亥姆霍兹不稳定性引起的。激波的形成和粒子的加速处理在一个自洽的方式通过一个数值流体代码。我们表明，在我们的模型中的相对论粒子的数量是保守的演化过程中，不需要进一步注入超热粒子后，最初的。从我们的计算中，我们得到的预测值和趋势的数量，如光谱指数和截止频率，可以与观测比较。
1999-06-28 astro-ph
MARCOS, a numerical tool for the simulation of multiple time-dependent non-linear diffusive shock acceleration
我们提出了一个新的代码，旨在模拟的扩散冲击加速（DSA），并讨论了各种测试情况下，证明它的能力，研究DSA在其完整的时间依赖性和非线性的发展。我们提出了实现的数值方法，耦合的流体动力学演化的平行冲击（在一个空间维度）和动力学运输的宇宙射线（CR）的分布函数（在一个动量维度），首先由Falle。在Kang和Jones及其合作者之后，我们展示了自适应网格细化技术（AMR）如何极大地帮助适应现实（Bohm样）CR扩散系数的极其苛刻的数值分辨率要求。我们还提出了并行化的代码，这使我们能够运行许多连续的冲击在一个单一的冲击的成本，从而提出了第一个直接的数值模拟的线性和非线性多DSA，感兴趣的机制，在各种天体物理环境，如超级气泡，星系团和早期宇宙流。
2007-10-10 astro-ph
Dynamics of Mesoscale Magnetic Field in Diffusive Shock Acceleration
我们提出了一个理论的产生中尺度（$kr_{g}\ll 1$，其中$r_{g}$是宇宙线回旋半径）磁场在扩散冲击加速。在激波环境中，共振激发的阿尔芬波散射周围密度扰动的衰减或调制不稳定性自然会产生更大尺度的场。对于宽谱的扰动，能量传递的物理机制是随机折射，由Alfven波包在$k-$空间中的扩散表示。散射场可以直接由衰变不稳定性或德鲁里不稳定性产生，德鲁里不稳定性是一种由宇宙射线压力梯度驱动的流体动力学不稳定性。这个过程对加速很有意义，因为它会产生波长更长的波，因此能够限制和加速更高能量的粒子。该过程还限制了在$r_{g}$尺度上共振产生的湍流磁场的强度。
2006-05-15 astro-ph
Computation of diffusive shock acceleration using stochastic differential equations
本工作考虑了非相对论冲击下的扩散激波加速问题，采用了一个等效于福克-普朗克方程的随机微分方程组。我们用一个数值格式计算了宇宙粒子在激波前沿输运的近似解。动量增益通过使用两个连续时间步长之间的线性插值的流体速度梯度的隐式计算给出。我们验证了我们的程序的情况下，单冲击加速不同的冲击厚度，有或没有同步辐射损失。对不同激波厚度的隐式和显式格式的比较表明，隐式计算将隐式格式的适用范围扩大到无限薄的一维激波。然后将该方法应用于以两个连续激波之间的距离、同步辐射损失时间和粒子逃逸时间为自由参数的等激波系统的多激波加速。稳态分布很好地再现了由多重冲击效应产生的平坦的微分对数能量分布，以及由于同步加速器损失在它们平衡加速率的动量处的堆积效应。在较高的动量下，粒子损失占主导地位，光谱下降。加速效应和损失效应之间的竞争导致了一种堆积形分布，这种分布似乎只在10-100个扩散长度的激波间距离的限制范围内有效。最后，我们计算了这种周期图案产生的光学薄同步辐射谱，它可以解释在平坦射电谱类星体和银河系中心观测到的平坦和/或倒置的谱。
1999-05-14 astro-ph
Cosmic ray acceleration at relativistic and ultrarelativistic shock waves
使用蒙特卡罗模拟，我们应用离散小振幅粒子动量散射的方法来再现在相对论冲击高度各向异性的条件。我们讨论了相对论冲击波的加速时标。接下来，我们描述了新发现的超相对论冲击的加速机制。给出了冲击波的普适谱指数和加速时间。最后考虑了超相对论激波的反射。
2000-05-05 astro-ph
Diffusive radiation in Langmuir turbulence produced by jet shocks
带电粒子的各向异性分布（包括双流分布）引起随机电场（以朗缪尔波、布尼曼不稳定性的形式）或随机准静态磁场（韦伯不稳定性和磁不稳定性）或两者的产生。已知这些双流不稳定性在无碰撞激波形成、激波-激波相互作用和激波诱导电磁辐射中起关键作用。本文应用广义非微扰随机辐射理论研究了相对论粒子在朗缪尔波随机电场中随机游动时产生的电磁辐射。该分析考虑了不相关的朗缪尔波对辐射粒子轨迹的累积效应，从而引起粒子的角扩散，这最终修改了相应的辐射光谱。我们表明，辐射过程考虑可能是相关的各种天体物理喷流，特别是，即时伽马射线暴光谱，包括X射线过剩和即时闪光中产生的排放。
2007-06-03 astro-ph
Diffusive Shock Acceleration in Oblique MHD Shocks: Comparison with Monte Carlo Methods and Observations
我们报告的扩散粒子加速斜磁流体动力学（MHD）冲击的模拟。这些计算的基础是将低能粒子“热漏”注入宇宙射线总体的数值模型扩展到斜激波。最近，Kang和Jones（1995）将这种方法引入到一个完全动力学的扩散-对流形式中，用于平行激波。在这里，我们将用我们的方法进行的时间相关数值模拟的结果与Ellison，Baring \& Jones 1995年的蒙特卡罗模拟结果以及Baring \etal（1995）讨论的行星际斜激波的{ \it in situ}观测结果进行了比较。通过这些比较的成功，我们已经证明，我们的{扩散-对流}方法和注射技术提供了一个实用的工具，以捕捉基本的物理注入过程和粒子加速在斜MHD冲击。除了扩散对流模拟，我们还包括了时间相关的双流体模拟的一对夫妇的冲击，以证明该形式主义的基本有效性，在斜激波的上下文中。使用简单的模型的双流体封闭参数的基础上测试粒子的考虑，我们发现更详细的扩散-对流结果的动力学性质很好的协议。然而，我们强调，当流动不是真正稳定时，这种双流体结果对这些封闭参数的性质敏感。此外，我们强调，通过例子的有效性的双流体形式主义并不一定意味着{ \it稳态}双流体模型提供了一个可靠的工具，预测效率的粒子加速在真正的冲击。
1996-07-10 astro-ph
Non-thermal Acceleration from Reconnection Shocks
磁主导等离子体中的重联激波必须是压缩的。非热离子加速可以发生在内置的慢冲击，和跨流出快冲击时，流出是超磁声和外地是线绑。电子加速可以通过从耗散区注入来启动。因此，重新连接和冲击加速相互配合，非热加速应该是一个特征。
1994-10-12 astro-ph
Numerical Studies of Diffusive Shock Acceleration at Spherical Shocks
本文发展了一个一维球形宇宙线激波程序，它可以在与膨胀激波共动的坐标系中数值模拟粒子分布、气体流动及其非线性相互作用。为了适应一个非常宽的动态范围内的扩散长度尺度的CR冲击问题，我们已经纳入分区冲击跟踪和自适应网格细化技术。我们发现数值收敛所需的空间网格分辨率是不太严格的，在这个代码相比，典型的，固定网格欧拉代码。改进的收敛行为来自于保持激波不连续性在同一网格区域内的共动代码。与允许子激波在网格上漂移的代码相比，该功能提高了对穿过子激波的CR所经历的压缩率的数值估计。用这个程序和Bohm扩散模型计算了Sedov-Taylor阶段超新星残余激波的CR加速和非线性反馈。与平面平行激波类似，采用热漏注入模型，约10^{-3}的穿过激波的粒子和高达60%的爆炸能量被传递到CR部件。这些结果与Berezhko等人以前的非线性球形CR激波计算结果吻合得很好。
2006-03-09 astro-ph
Effect of energy losses and interactions during diffusive shock acceleration: applications to SNR, AGN and UHE Cosmic Rays
我讨论的形状所产生的扩散冲击加速粒子的频谱的高能量端的存在下（i）额外的扩散逃逸从加速器，（ii）连续的能量损失，（iii）能量变化所产生的相互作用。截止点附近的光谱形式对这些过程以及扩散系数和压缩比的动量依赖性很敏感，因此被加速粒子发射的任何辐射的光谱都可以反映加速区的物理条件。本文的结果可用于解释超新星遗迹（SNR）、活动星系核（AGN）和超高能宇宙射线加速源（UHE CR）等天体的光谱能量分布。除了极近的源之外，加速过程中UHE CR谱上的谱特征在传播过程中将被很大程度地侵蚀，但是在UHE CR与辐射相互作用中产生的UHE中微子的谱，无论是在宇宙线加速过程中还是随后通过宇宙微波背景辐射的传播过程中，包含足够的信息，以确定UHE CR在加速后的截止动量，以进行合理的假设。皮埃尔俄歇天文台对这些UHE中微子的观测可能有助于确定最高能量宇宙射线的来源。
2004-01-24 astro-ph
Diffusive Shock Acceleration of High Energy Cosmic Rays
带电粒子在冲击等离子体中的扩散加速过程在天体物理学中被广泛引用，以解释宇宙中普遍存在的非热相对论电子和离子的签名。这种统计学的量子力学机制的一个关键特征是没有动量尺度;天体物理学系统通常只在粒子谱的注入端（低能）和损耗端（高能）施加尺度。在3000 TeV左右的宇宙射线谱（“膝”）中存在结构，这引发了关于宇宙射线至少有两个起源的争论，一个是银河系的起源，它提供了膝盖以上的宇宙射线，甚至更高，也许还有一个河外的起源，它甚至可以解释在1-300 EeV看到的超高能宇宙射线（UHECR）。由于需要假设高磁场以将最短扩散加速时间尺度（离子回旋周期）减小到有意义的值，因此历史上已证明难以对具有熟悉的天体物理学加速地点的UHECR进行解释。然而，活跃的星系和伽马射线暴仍然是强烈的和有趣的候选源UHECR，把理论的重点相对论冲击。本文综述了UHECR生成问题的扩散冲击加速特性。这些包括光谱指数，加速效率和时标，作为冲击速度和平均场方向的函数，以及场湍流的性质。这些特性的解释的上下文中的伽马射线暴模型的生产UHECR也检查。
2004-09-13 astro-ph
Acceleration time scale in an ultrarelativistic shock
利用蒙特卡罗模拟研究了超相对论激波的加速机制。我们应用离散小振幅粒子动量散射的方法来再现高度各向异性条件下的冲击和仔细描述的加速机制。如果谱指数达到2.2，则得到的加速时间等于$1.0 r_{g}/c$，与冲击中的物理条件无关。还提供了加速过程的一些其它参数。
2000-05-10 astro-ph
Nonlinear Diffusive Shock Acceleration with Magnetic Field Amplification
我们介绍了一个非线性扩散冲击加速允许产生大振幅磁湍流的蒙特卡罗模型。该模型是第一个包括强波产生，有效的粒子加速到相对论能量的非相对论冲击，和热粒子注入在内部自洽的方式。我们发现，上游的磁场可以放大的大因素，并表明，这种放大强烈依赖于周围的阿尔芬马赫数。我们还表明，在非线性模型中，大的磁场的增加并不一定转化为一个大的增加，在最大粒子动量的一个特定的冲击可以产生，一个后果的高动量粒子扩散的冲击前兆，大的放大场收敛到低的环境值。要处理的领域的增长率在政权的强波动，我们扩展到强湍流的参数化，是一致的共振准线性增长率在弱湍流的限制。我们相信我们的参数化跨越波动增长的最大和最小范围，在这些限制内，我们表明，非线性冲击结构，加速效率，和热粒子注入率强烈依赖于尚未确定的细节，在强湍流场的波增长。我们的结果最直接的应用将是估算超新星遗迹中被强宇宙射线修正激波放大的磁场。
2006-08-01 astro-ph
Fundamentals of Non-relativistic Collisionless Shock Physics: V. Acceleration of Charged Particles
本文对冲击波加速高能粒子的各种方法作了全面的评述。这些能量是有限的几个界限：非相对论性质的日光层无碰撞冲击，这一审查限制，这些冲击的有限大小，有限的下游区域的宽度，和湍流的性质。一般来说，日球层中的无碰撞冲击不能将粒子加速到非常高的能量。作为加速机制的一个基本问题，种子粒子的注入被确定。提出了种子粒子产生的一些机理。电子的加速开始揭示它的本质。本章主要研究了以下几个问题：1.介绍--一阶和二阶费米加速，2。加速离子时，他们已经快，扩散加速，对流扩散方程，李的自洽准线性冲击加速模型，3。观察，4。注入问题，离子冲浪，测试粒子模拟，自洽冲击加速模拟，下游泄漏，捕获粒子加速，5。加速电子，Sonnerup-Wu机制，星野电子在准垂直激波上的激波冲浪，准平行激波冲浪。
2008-06-25 astro-ph
Cosmic Rays X. The cosmic ray knee and beyond: Diffusive acceleration at oblique shocks
我们的目的是评估宇宙射线在非相对论性扩散激波加速中获得的最大能量和加速率，因为它可以在它们的生命周期中应用于各种天体物理站点，其中存在高度倾斜的激波。我们研究数值（使用蒙特卡罗模拟）的扩散系数对能量增益和加速率的影响，通过测试的磁场的冲击法线的垂直度之间的作用，和垂直交叉场扩散和平行扩散系数的加速率的意义。我们发现（并证明了以前的分析工作-- Jokipii 1987），在高度斜激波中，垂直扩散系数值与平行扩散系数值相比越小，获得的宇宙射线的能量增益越大。当我们估计宇宙射线在合理的天体物理状态下可能获得的能量上限时，要求解释在$10^{15}$ eV和大约$10^{18}$ eV之间的高能宇宙射线谱;解释宇宙射线的方案是由三种不同的来源注入，（a）超新星爆炸到星际介质，（b）红超巨星，（c）沃尔夫-拉叶星，在那里后两者爆炸成超新星前的风。
2006-05-05 astro-ph
Photons and Particle Production in Cassiopeia A: Predictions from Nonlinear Diffusive Shock Acceleration
我们计算了仙后座A超新星遗迹的粒子谱和连续光子辐射。粒子谱，离子和电子，结果从扩散冲击加速在前向SNR冲击，并确定与非线性蒙特卡罗计算。计算自洽地确定了离子压力影响下的激波结构，并包括一个简单的参数化处理的电子注入和加速。我们的结果进行了比较，光子观测，集中在无线电和GeV-TeV的伽马射线范围之间的连接，和宇宙射线离子观测。我们包括新的上限，从切伦科夫阵列在忒弥斯（CAT）成像切伦科夫望远镜和惠普尔10米伽玛射线望远镜在> 400 GeV。这些新的限制支持该建议（例如，Cowsik & Sarkar 1980; Allen et. 1997年），高能电子发射同步辐射在一个非常高的磁场（~ 1000微高斯），远远大于值常规分配给ISM，并帮助限制我们的模型。在Cas A ~ 300年的寿命中，大磁场允许宇宙射线离子加速到远高于每个核子$10^{15}$ eV。
1999-10-07 astro-ph
Diffusive Shock Acceleration of Electrons and Radio Emission from Large Diameter Shell-Type Supernova Remnants
在目前的研究中，我检查扩散冲击加速机制的能力，以解释现有的数据从演化的大直径壳型绝热超新星遗迹（SNRs）的无线电发射。本文提出了信噪比射电辐射的时间相关“洋葱壳”模型，该模型的基本假设是：a）加速是由热能引起的，并且试验粒子近似是有效的; b）通过引入Bell（1978）的两个注入参数，避免了注入问题; c）考虑到SNR演化的非常后期阶段，使用Cox和Andersen（1982）对壳层结构的解析近似; c）无辐射冷却。构造表面亮度-直径$(Σ-D)$轨迹与经验$Σ-D$图进行比较。研究的主要结论是，DSA机制能够解释所有的射电信噪比统计数据，包括非常大的直径残余和巨大的星系环。
2000-01-21 astro-ph
Limits on diffusive shock acceleration in supernova remnants in the presence of cosmic-ray streaming instability and wave dissipation
研究了在星际介质中运动的超新星激波的宇宙线前兆的不稳定性。该区域的磁流体动力学湍流水平决定了扩散激波加速机制加速的粒子的最大能量。宇宙线加速的高效率是可以接受的，并且考虑不受弱湍流情况的限制。本文假设Kolmogorov型非线性波相互作用和离子-中性粒子碰撞共同限制了随机磁场的振幅。因此，加速粒子的最大能量强烈地依赖于超新星遗迹的年龄。在年轻超新星遗迹中，最大能量可达$\sim10^{17}Z$ eV，在Sedov阶段末期，能量下降到$\sim10^{10}Z$ eV左右。因此，在这种情况下，根据星际磁场强度计算的玻姆极限对最大粒子能量的标准估计是不合理的。这一发现可以解释为什么年龄超过几千年的超新星遗迹不是非常高能量伽马射线的主要来源。
2003-02-04 astro-ph
Electron Shock Surfing Acceleration in Multidimensions: Two-dimensional Particle-In-Cell Simulation of Collisionless Perpendicular Shock
采用自洽二维粒子模拟方法研究了弱磁化介质中高马赫数无碰撞激波传播时电子的加速机制。模拟结果表明，强静电波激发通过电子-离子静电双流不稳定性在激波过渡区的前缘在早期的一维模拟的情况下。我们观察到强烈的电子加速，这是与动荡的静电波在冲击过渡区。激波过渡区的电子能谱具有明显的幂律分布，谱指数为$2.0 {\rm -} 2.5$。通过对加速电子运动轨迹的分析，我们发现这种加速机制与离子的冲击冲浪加速非常相似。然而，与离子冲击冲浪相反，高能电子在冲击过渡区被电子尺度的静电波动反射，而不是被离子尺度的交叉冲击静电势反射。反射的电子然后被冲击波前面的对流电场加速。我们的结论是，多维效应以及自洽的冲击结构是必要的强电子加速在高马赫数冲击。
2008-09-02 astro-ph
Cosmic Ray Acceleration at Relativistic Shocks
本文综述了相对论激波下一级费米过程中宇宙线粒子加速的理论研究。在开始部分，我们讨论了作用在温和相对论冲击波上的加速过程。讨论了斜场位形和场扰动在形成粒子能谱和改变加速时间尺度中的重要作用。然后，我们报告试图考虑粒子加速在超相对论冲击，往往会产生一个渐近谱指数σ = 2.2在大冲击洛伦兹因子。我们解释了为什么这一结果是有限的情况下，高度动荡的条件附近的冲击。我们的结论是，我们目前的知识，在相对论冲击作用的加速过程是不够的，让现实的模拟真正的冲击。本综述是Ostrowski（1999）的修改、扩展和更新版本。
2003-10-29 astro-ph
Diffusive Synchrotron Radiation from Relativistic Shocks of Gamma-Ray Burst Sources
考虑了相对论电子在小尺度随机磁场上散射产生的电磁辐射谱，该谱由伽马射线暴源中磁场产生的当前模型所暗示。所发展的理论包括微扰和非微扰两种形式，因此，提出了任意小尺度随机场中辐射的一般处理方法。它表明，一般处理的随机性质的小尺度磁场，以及角扩散的电子由于多重散射的磁不均匀性（即，非微扰效应）引起与所谓的“抖动”光谱显著不同的辐射光谱。扩散同步辐射的光谱似乎与伽马射线暴的低能谱指数分布一致。
2006-02-02 astro-ph
Acceleration time scale at ultrarelativistic shock waves
用蒙特卡罗方法研究了宇宙线在超相对论激波中的一阶加速。我们采用离散粒子动量散射的方法作为粒子俯仰角扩散的模型，以再现在冲击波高度各向异性的条件。冲击与洛伦兹因子$γ$高达320和变化的磁场倾角$ψ$考虑。计算了能谱指数稳定到极限2.2的点上游扩散系数的值。得到的加速时间不依赖于冲击条件。
1998-08-26 astro-ph
Steady-State Solutions in Nonlinear Diffusive Shock Acceleration
非线性扩散激波加速方程的定态解在宇宙线加速理论中起着重要的作用。它们的存在通常要求允许一部分加速粒子从系统中逃逸。因为散射平均自由程被认为是能量的递增函数，所以这个条件通常被实现为能量空间中的上限-一旦粒子的能量超过这个极限，则允许粒子从系统的任何部分逃逸。然而，由于加速粒子是负责大幅放大的环境磁场在上游的冲击波阵面的区域，我们研究了另一种方法，其中粒子逃逸的空间边界。我们使用一个简单的迭代方案，构造固定的数值解耦合动力学和流体动力学方程。对于适合超新星遗迹的参数，我们找到了稳定的解决方案，有效的加速时，逃逸边界被放置在增长和平流的强烈驱动的非共振波的平衡点。我们还提出了能量依赖的分布函数接近的能量，它切断-诊断，原则上是可以观察到的。
2008-12-20 astro-ph
Particle Acceleration at shocks: some modern aspects of an old problem
带电粒子在天体物理学无碰撞冲击波中的加速是研究得最好的过程之一，用于将粒子加速到超相对论能量，这是在各种天体物理学情况下进行多频观测所需要的。在本文中，我们讨论的一些工作，旨在描述的一个主要进展，在理论的冲击加速，即引入的非线性反作用的加速粒子到冲击流体。超高能宇宙射线起源的调查的影响将被讨论。
2004-11-02 astro-ph
Turbulence Dissipation and Particle Injection in Non-Linear Diffusive Shock Acceleration with Magnetic Field Amplification
对超新星遗迹（SNR）壳层的观测表明，高度放大的磁场很可能是激波有效加速粒子的固有部分。这种强烈的湍流，这可能是由于宇宙射线驱动的不稳定性，共振和非共振，在冲击前兆，是一定要发挥关键作用的自洽，非线性模型的强，宇宙射线修改冲击。在这里，我们提出了一个Monte Carlo模型的非线性扩散冲击加速（DSA）占磁场放大通过共振不稳定性引起的加速粒子，并包括上游的冲击和随后的前体等离子体加热的湍流耗散的影响。由于湍流耗散和粒子注入等离子体加热之间的反馈效应很强，增加了有效DSA的非线性性质。描述的湍流阻尼的参数化的方式，我们得到两个重要的结果：第一，典型的超新星遗迹冲击的条件下，即使是少量的耗散湍流能量（~10%）是足够的显着加热的前体等离子体，第二，加热上游的冲击导致增加的热粒子在亚激波的注入的几个因素。在我们的研究结果中，非线性激波结构对粒子注入的增强的响应阻止了粒子加速和磁场放大的效率增加。然而，我们认为，更先进的（可能是非共振）模型的湍流产生和耗散可能会导致一种情况下，由于湍流耗散的粒子注入升压的结果在更有效的加速和更强的放大磁场比没有耗散。
2008-07-30 astro-ph
Particle Acceleration at Relativistic Shocks
本文综述了相对论冲击波下费米加速理论的研究现状。首先讨论了相对论激波跳跃条件，然后描述了非相对论费米机制和相对论流引入的差异。我提出的加速粒子谱的数值计算，并检查这个过程中可达到的最大能量。我简要地考虑费米加速的最小能量，和一个可能的电子预加速机制。
2002-01-15 astro-ph
Effects of mirror reflection versus diffusion anisotropy on particle acceleration in oblique shocks
由于激波表面的镜面反射和激波法线方向上较慢的扩散，宇宙线粒子在磁场相对于激波法线方向倾斜的斜激波中比在平行激波中加速得更快。我们定量研究这些影响如何有助于减少加速时间在整个范围内的磁场倾角。结果表明，对于准垂直倾角，镜像效应在减少加速时间方面起着显着的作用;而在相对较小的倾角下，各向异性扩散效应在减少加速时间方面占主导地位。这些结果对于详细了解空间斜激波和日球等离子体中粒子加速的机制是很重要的。
2005-10-09 astro-ph
Particle acceleration by multiple parallel shocks
我们提出了数值和半解析结果测试粒子加速在多个平行冲击。我们应用动力学蒙特卡罗代码和本征函数展开方法计算的分布函数的电子种群加速在随后的平行冲击的速度范围从非完全相对论。我们研究的冲击粒子各向异性的水平，并讨论活动星系核和微类星体喷流的影响。
2007-12-11 astro-ph
Particle acceleration in thick parallel shocks with high compression ratio
我们报告的研究一阶费米加速平行修改冲击波与一个大的散射中心压缩比预期的湍流传输模型。使用Monte Carlo技术，我们模拟了冲击波中的粒子加速，速度范围从非相对论到超相对论，厚度从几乎阶梯状延伸到非常宽的结构，超过粒子扩散长度的数量级。非相对论扩散近似被发现是令人惊讶的准确预测的频谱指数的厚激波与大压缩比，即使在涉及相对论激波速度的情况下。
2005-06-06 astro-ph
Cosmic Ray Acceleration at Relativistic Shock Waves
评述了宇宙线粒子在相对论激波中的一阶费米加速理论。我们考虑具有平行和倾斜，亚光速和超光速磁场配置和有限振幅磁场扰动的冲击。本文讨论了斜场位形和场扰动在形成宇宙线能谱和改变加速时标中的作用。
1996-10-23 astro-ph
Relativistic Fermi acceleration with shock compressed turbulence
本文利用由激波跳跃条件得到的实际下游磁结构，对实验粒子在相对论激波洛伦兹因子Gamma_sh = 2-60条件下的费米加速进行了数值模拟。上游磁场被描述为纯Kolmogorov湍流;相应的下游磁场主要位于与激波表面相切的平面内，并且沿激波法线的相干长度小于切向平面内的相干长度。然而，加速是有效的，在大激波洛伦兹因子Gamma_sh >> 1时，会导致指数s = 2.6-2.7的幂律谱，明显比下游各向同性散射更陡。上游静止系中的加速时标tacc在超相对论极限中变为拉莫尔时间t L的分数，tacc ~ 10 t L/Gamma sh。天体物理学的应用进行了讨论，特别是加速伽马射线暴内部和外部冲击。
2005-10-18 astro-ph
Electron Injection at High Mach Number Quasi-Perpendicular Shocks : Surfing and Drift Acceleration
采用一维电磁粒子模拟方法研究了高马赫数无碰撞准垂直激波中电子的注入过程。我们发现高能电子是通过以下两个步骤产生的：（1）在冲击过渡区的前沿，电子通过冲击冲浪加速而几乎垂直于局部磁场加速。(2)通过冲击漂移加速进一步加速预加速的电子。结果，高能电子优先被反射回上游。冲击冲浪加速度提供足够的能量所需的反射。因此，它不仅对加速过程本身很重要，而且对触发二次加速过程也很重要。根据模拟结果，我们还提出了两步加速机制的理论模型，该模型可以预测后续扩散冲击加速过程的喷射效率。我们表明，本模型得到的注入效率与钱德拉X射线观测SN 1006得到的值吻合得很好。在典型的超新星遗迹激波中，由本机制注入的高能电子可以自发产生上游阿尔芬波，这些波会散射高能电子本身。
2007-02-19 astro-ph
Numerical Simulations of Relativistic Shock Acceleration
本文综述了温和相对论冲击波中宇宙线加速理论的现状。由于涉及大量的粒子各向异性，分析方法只能处理激波附近弱湍流条件的简单情况。用数值蒙特卡罗方法研究了更一般情况下的加速过程。与非相对论激波相反，相对论激波的宇宙线谱主要依赖于磁场位形和湍流谱。根据这些条件，可以创建非常平坦和非常陡峭的谱，其中特征加速时间尺度随着湍流幅度非单调地变化。因此，所讨论的理论不能唯一地解释所观察到的相对论激波的同步辐射谱。我们还提到了一个有趣的可能性，粒子加速在不可压缩流的不连续性（剪切层）在相对论射流的边界。
2001-04-06 astro-ph
Gamma-Rays from Supernova Remnants and the Signatures of Diffusive Shock Acceleration
虽然从已知的超新星遗迹（SNRs）的γ射线的确定性检测仍然难以捉摸，收集可能与SNRs相关的未识别EGRET源激发了最近对这些源的TeV发射的建模。目前的理论模型使用幂律冲击加速的质子和电子在他们的预测预期的伽马射线TeV通量从那些身份不明的EGRET源与残余协会。在本文中，我们探讨了一个更详细的非线性冲击加速模型，它产生非热质子分布，并包括一个自洽的确定冲击流体力学。我们获得的伽马射线光谱允许停止加速到高能量，这是由于有限的年龄和大小的残余物的信噪比。伽玛射线光谱截止可以观察到在TeV范围内的合理的剩余参数，和偏离幂律行为被发现在所有的能量范围从1兆电子伏的截止。INTEGRAL、惠普尔和其他仪器的相关观测可能会对我们理解超新星遗迹提供严格的限制。
1997-04-15 astro-ph
Acceleration of Cosmic Rays at Cosmic Shocks
非热粒子可以产生由于不完全热化在无碰撞冲击和进一步加速到非常高的能量通过扩散冲击加速。在以前的研究中，我们探讨了宇宙射线（CR）加速宇宙冲击通过CR修改，准平行冲击在一维平面平行几何的物理参数相关的冲击出现在宇宙的大尺度结构形成的数值模拟（康和琼斯2002年）。为了考虑CR加速度冲击更广泛的物理性质，在这方面的贡献，我们提出了额外的模拟。对于给定的马赫数，速度越高的激波加速CR越快，颗粒数越多。然而，当用扩散长度和时间尺度表示结果时，具有相同马赫数但具有不同激波速度的两个激波在性质上是相似的。因此，激波动能转化为压缩比的时间渐近值主要由激波马赫数而不是激波速度控制。我们提出了"CR能量比"的冲击参数范围广，并为$ε=0.2-0.3$在终端时间，我们的模拟。我们建议，这些值可以被认为是CR加速效率的时间渐近值，因为CR修改冲击的时间依赖性演化在终端时间之前已经变得近似自相似。
2003-03-18 astro-ph
Particle Acceleration at Multiple Internal Relativistic Shocks
相对论激波为许多天体物理源的高能粒子加速提供了一种有效的方法。多重激波系统甚至更为有效和重要，例如在伽马射线暴的内部激波模型中。我们研究了预先存在的高能粒子在这种相对论性的内部冲击的一阶费米过程的俯仰角散射的再加速。我们使用一个完善的本征函数方法来计算无限薄冲击的频谱。伽玛暴和相对论射流的影响进行了讨论。
2007-04-03 astro-ph
Non linear particle acceleration at non-relativistic shock waves in the presence of self-generated turbulence
如果磁散射是由相同的粒子自发产生的，那么在天体物理冲击中粒子加速可能非常有效。由于加速粒子对激波的动力学反应，这个非线性过程增加了激波的非线性修正。基于任意扩散系数粒子加速问题的一般解（Amato & Blasi，2005），我们在这里提出了粒子加速度的第一个半解析计算，同时考虑了两种影响：带电粒子在它们由于流动不稳定性而产生的阿尔芬波的背景中被加速，并改变激波附近等离子体的动力学。
2006-06-23 astro-ph
A Novel Approach to Non linear Shock Acceleration
在天体物理冲击中的一阶费米加速经常被援引为非热粒子产生的机制。这种机制在加速粒子的行为类似于测试粒子的近似中特别简单，不影响冲击流体。当被加速的粒子对流体产生反作用时，计算就变得复杂了，在这种情况下，我们就可能进入激波加速的非线性状态。在本文中，我们总结了一个半解析方法的冲击加速的非线性研究的主要特点，并比较了一些结果与以前的尝试和数值模拟的输出。
2001-11-28 astro-ph
Cosmic ray acceleration at parallel relativistic shocks in the presence of finite-amplitude magnetic field perturbations
用蒙特卡罗模拟研究了平行激波作用下的一阶费米加速过程。一个“现实的”模型的磁场湍流涉及正弦波施加在背景上的平均场平行的冲击法向。有限振幅的磁场扰动导致局部斜场配置在冲击和各自的磁场压缩。它的结果在修改的粒子加速过程中引入一些功能观察到的斜激波，例如粒子反射的冲击。对于平行的轻度相对论冲击，我们首次证明了加速粒子谱指数随湍流振幅的（非单调）变化。
2003-07-11 astro-ph
Cosmic ray acceleration at supergalactic accretion shocks: a new upper energy limit due to a finite shock extension
超星系尺度结构的吸积流伴随着大的空间尺度激波。这些冲击被假定为超高能宇宙射线的可能来源。最高的粒子能量预计垂直激波配置在所谓的“Jokipii扩散极限”，涉及弱湍流条件下的大规模磁场嵌入吸积等离子体。对于这样的配置，我们讨论的过程限制的最高能量，粒子可以获得在一阶费米加速过程中，由于有限的冲击扩展到两侧，沿和跨越平均磁场。沿着激波结构的宇宙线外流可以大大降低（质子低于~10^18 eV）超星系激波条件下的粒子能量上限。
2002-03-07 astro-ph
Cosmic ray acceleration at modified shocks
加速的宇宙射线在激波前沿的非线性反反应导致形成一个光滑的前体，其长度尺度对应于高能粒子的扩散尺度。过去的研究认为，在特定激波宽度的前体区域中可以产生小激波，它可以激励少量的热粒子获得足够的加速，而且这个前体区域可以作为限制高能宇宙射线的大角度散射体。另一方面，它已被证明，平滑的冲击波阵面可能会降低加速效率。这些争论促使我们用蒙特卡罗模拟数值研究斜激波中粒子加速效率。结果表明，平坦的频谱相比，假定尖锐的不连续性激波阵面的频谱。研究结果与理论预测一致，因为前体内部的散射限制了高能粒子进一步散射，从而产生更高的能量，使整个加速过程更有效。
2007-08-10 astro-ph
Particle Energy And Acceleration Efficiencies In Highly Relativistic Shocks
本文研究了在试验粒子极限下扩散激波加速度的数值蒙特卡罗模拟。从$γ_{up}$ $\sim50$到$γ_{up}$ $\sim1000$，都使用了非常高的γ流天体物理等离子体，这可能与活动星系核喷流及其中心发动机的建议模型以及伽马射线暴（GRB）火球中的超相对论激波粒子加速有关。特别是对上述高相对论性过程的每波穿越能量增益和时间常数进行了数值计算。我们明确地发现一个相当大的$γ^{2}$能量提升在第一个冲击周期，并在所有随后的冲击周期的粒子能量乘以一个大的因素。还观察到相同加速过程的显著加速。这两个结果都与理论上的建议，一个显着增强的加速过程是可能的，由于相对论效应不存在于较低的等离子体流速。所得到的加速率和每一冲击周期的平均能量增益可以有效地证明伽玛暴产生超高能宇宙射线的理论。
2001-01-23 astro-ph
A note on the theory of transverse diffusion in shock particle acceleration
本文研究了空间扩散系数的形式在快粒子激波加速中的作用。参考非经典扩散和使用的数值（混合）模拟的结果，为下游的冲击人口在准连续高马赫数无碰撞冲击，我们应用的理论，我们证明，推断的扩散系数是在极好的协议与理论的要求和预测。在无碰撞状态下的扩散被证明是非经典的Gibbsian（Lévy flight），虽然很弱，但依赖于时间。
2008-11-24 astro-ph
