Stream instabilities in relativistically hot plasma
在相对论热电子背景下，导出了一般传输角下相对论离子束的不稳定性。结果表明，在垂直于流动方向的方向上的韦伯不稳定性是增长最快的模式，可能是第一次出现，与PIC模拟中看到的对齐的细丝一致。斜，准垂直模式增长几乎一样快，因为增长率只适度变化的角度，他们可能会扭曲或扭曲后的垂直模式饱和的灯丝。
2011-04-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Response of a Relativistically Streaming Pulsar Plasma
本文推导了相对论性流动、强磁场脉冲星等离子体的响应张量，用于处理波色散，并考虑了相对论性流动、Lorentz因子分布和cyclotron共振，理论可应用于pulsars和magnetars的广义Faraday旋转。
2024-08-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Richtmyer-Meshkov Type Instability of a Current Sheet in a Relativistically Magnetized Plasma
研究了在引导磁场作用下，电流片在冲击波作用下的线性稳定性。我们发现，相对论磁化等离子体中的电流片总是表现出Richtmyer-Meshkov型不稳定性，但它依赖于牛顿极限下的密度结构。不稳定性的增长预计会在电流片周围产生湍流，这可以诱导所谓的湍流重联，其速率基本上不受等离子体电阻率的影响。因此，在脉冲星风星云、伽马射线暴和活动星系核等高能天体物理现象中，冲击波可能起着至关重要的作用。
2012-09-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistically-strong electromagnetic waves in magnetized plasmas
Purdue University（普渡大学）
本文研究了在等离子体中沿磁场传播的相对论非线性电磁波的性质，探讨了超光速和次光速波的色散关系及非线性效应，揭示了次光速波在特定条件下无法传播的机制。
2026-04-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Anisotropic pressure effects in hydrodynamic description of waves propagating parallel to the magnetic field in relativistically hot plasmas
针对各向异性压力和描述热效应的其他张量，提出了由四个物质场方程组成的具有相对论温度的新型等离子体流体力学模型的结构。提出了以浓度、速度场、平均反向相对论$γ$函子和反向相对论$γ$函子的通量为主要流体力学变量的演化方程的模型。四个类压张量（两个二阶张量和一个四阶张量）描述热效应。其中我们有粒子流的通量和反向相对论性$γ$函子的通量。高频激发被认为是解析，以跟踪其频谱中的压力类张量的各向异性的贡献。
2021-10-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radio Emission by Soliton Formation in Relativistically Hot Streaming Pulsar Pair Plasmas
一些可能的脉冲星射电发射机制是基于相对论热电子-正电子对等离子体中的流不稳定性。在饱和时，不稳定波原则上可以形成稳定的孤立波，可以发出观测到的强烈无线电信号。我们寻找了合适的等离子体参数，这将导致孤子的形成，研究它们的性质和动力学，以及由此产生的振荡的电子和正电子可能导致无线电波发射。我们利用一个一维版本的相对论粒子在细胞代码ACRONYM初始化一个适当的参数化一维Maxwell-Jüttner速度空间粒子分布，研究脉冲星对等离子体中产生的流不稳定性的演变。我们发现，当等离子体的归一化逆温度为$ρ\geq 1.66$或相对漂移速度为洛伦兹因子$γ> 40$时，可以形成强的静电超光速L模孤子。孤子的参数满足波发射条件。在适当的脉冲星参数下，超光速孤子的能量密度可以达到$1.1 \times 10^5$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，而亚光速孤子的能量密度只能达到$1.2 \times 10^4$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$ .估计的能量密度高达$7 \times 10^{12}$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，足以解释脉冲星的纳米爆炸。
2021-07-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Relativistically Magnetized Collisionless Shocks in Pair Plasma: I. Solitons, Chaos, and Thermalization
本文提出相对论性磁化无碰撞激波的新理论模型，揭示其耗散源于准周期孤子结构中轨道混沌而非集体等离子体作用，并恢复Rankine-Hugoniot条件、推导熵产生率与热化过程。
2025-05-06 astro-ph.HE nlin.CD physics.plasm-ph
Constraining the bulk Lorentz factor from the photosphere emission
我们提出了一个直接的和模型无关的方法来约束相对论膨胀的对象，如伽马射线暴的洛伦兹因子。只有测量，如热分量的发射，距离和可变的时间尺度的光变曲线，使用。如果考虑不确定性，我们将得到洛伦兹因子的下限。我们将此方法应用于GRB 090618，得到了洛伦兹因子的下限为22。该方法可用于任何相对论运动的物体，如伽马射线暴，耀变体和软伽玛射线中继器，提供被观察到的发射的热分量。
2015-01-25 astro-ph.HE
Stabilization of Magnetic Reconnection in Relativistic Current Sheet
最近，相对论热等离子体被强磁场限制的磁重联在与天体物理对象（例如，脉冲星磁层和磁星）。然而，在等离子体片与相对论性高速漂移电流重联尚未调查。因此，我们从理论和计算的角度研究了相对论热等离子体片中高速漂移流的相对论重联增长率。因此，我们认为，相反的相对论重联的快速能量耗散的传统理解，磁重联的增长被抑制。
2020-06-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
PIC simulation study of the interaction between a relativistically moving leptonic micro-cloud and ambient electrons
致密吸积物体的喷流由电子和正电子与离子的混合物组成。这些外流撞击星际或星系间介质，两个等离子体通过无碰撞过程相互作用。成丝（束-韦伯）不稳定性引起强电磁场的增长。这些场使相互渗透的等离子体热化。迄今为止，空间非均匀性对双折射不稳定性的影响尚未得到研究。我们研究了空间均匀的背景电子和电子和正电子的微小云之间的相互作用。在我们的粒子模拟（PIC）中，一个由同样密度的电子和正电子组成的正方形微云撞击在静止的空间均匀等离子体上。微云的平均速度对应于相对论因子15，这与实验室实验和相对论天体物理外流有关。轻子的空间分布和电磁场的空间分布被检查了几次。在微云携带的磁场和背景电子之间产生了一种磁致伸缩不稳定性。由噪音水平产生的电磁场重新分配了云内的电子和正电子，从而提高了磁场的峰值振幅。电流密度和电磁场的模量随时间非周期性地增长，并且沿着与云的速度矢量反平行的方向稳定地增长。微云在模拟过程中保持连接。这种不稳定性在背景等离子体中引起静电尾场。
2015-04-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Disk-wind-driven Expanding Radio-emitting Shell in Tidal Disruption Events
本文通过一维球对称模型研究潮汐瓦解事件中盘风驱动的射电膨胀壳层演化，推导了两种极端条件下的解析解，并验证数值解一致性，发现早期至中期无简单幂律解，最后应用于AT2019dsg。
2023-07-07 astro-ph.HE
Spreading of ultrarelativistically expanding shell: an application to GRBs
伽马射线暴（GRB）源产生的等离子体以光学厚的能量为主，随着加速度径向膨胀，并形成一个在实验室框架中测量的恒定宽度的壳层。当壳层内存在强的洛伦兹因子梯度时，它应该在足够大的半径上扩散。有两种可能的扩散机制：流体动力学和热力学。我们认为这两种机制评估的扩展过程中发生的那一刻，当膨胀壳变得透明的光子的传播量。我们计算了超相对论膨胀壳的流体动力学扩展。在热扩散的情况下，我们计算速度扩散作为两个参数的函数：共动温度和相对论麦克斯韦分布的体积洛伦兹因子。在此基础上，我们确定了相对论膨胀壳的热扩散值。我们发现，热扩散是可以忽略不计的典型伽玛暴参数。相反，流体动力学扩散似乎是显着的，与壳宽达到$\sim10^{10}$厘米的总能量$E=10^{54}$尔格和重子负载$B=10^{-2}$。在火壳模型中，这种扩散将导致固有伽马射线暴的持续时间长达几秒钟。
2013-09-16 astro-ph.HE
Pulsar radio emission mechanisms: a critique
我们严格考虑了三种最受欢迎的脉冲星射电发射机制：相干曲率发射（CCE），光束驱动的相对论等离子体发射（RPE）和反常多普勒发射（ADE）。我们假设脉冲星等离子体是一维的，以体洛伦兹因子$γ_{\rm s} \gg \langle γ\rangle -1 \gtrsim 1$向外流动，其中$\langle γ\rangle $是等离子体在静止坐标系中的本征扩散。我们认为，在多云模型中形成的光束是无效的，在本质上相对论的情况下，合理的参数，因为超车需要太长的时间。我们认为，在静止帧的粒子分布的默认选择是一个J{ü}ttner分布和相对论流应包括通过应用洛伦兹变换的静止帧分布，而不是广泛假设的相对论流高斯分布。我们发现，束流驱动波的增长受到以下因素的严重限制：（a）脉冲星等离子体中的波动特性，（b）束流与背景之间的分离条件，以及（c）脉冲星坐标系中等离子体的不均匀性。动力学不稳定性的增长率是小得多，增长波的带宽是大得多的J{ü}ttner分布比相对论流高斯分布。对于J{ü}ttner分布，根本没有反应不稳定性发生。我们的结论是，没有CCE，RPE和ADE是站得住脚的一般脉冲星射电发射机制的“可接受的”假设的脉冲星等离子体。
2020-11-02 astro-ph.HE hep-ph
Shadow analysis for rotating black holes in the presence of plasma for an expanding universe
研究了无压非磁化等离子体包围的Kerr-de Sitter黑洞的阴影结构，考虑了特定的等离子体分布，分离了Hamilton-Jacobi方程，找到了光子区域.导出了描述膨胀宇宙中这样一个黑洞在视界外任意有限点上的阴影边界曲线的解析公式。我们观察到的偏差，进一步探讨通过计算在一个特定的点的曲率半径为这样的结构在等离子体的存在和不存在，并计算阴影的直径。
2021-08-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle-in-Cell Methods for Simulations of Sheared, Expanding, or Escaping Astrophysical Plasma
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气动力学研究所）；University of Maryland（马里兰大学）；The University of Osaka（大阪大学）
本文提出改进的PIC方法，用于模拟剪切、膨胀和逃逸等天体物理等离子体，提供数值细节和通用粒子推动器以提高模拟准确性。
2026-02-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
First Principle Description of Plasma Expansion Using the Expanding Box Model
本研究基于Vlasov方程与膨胀盒模型形式体系，首次建立了径向膨胀等离子体的第一性原理动力学描述，推导了相关矩方程，验证了动力学与MHD描述的一致性，为多尺度天体等离子体研究提供新框架。
2023-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Plasma Flow Generation and Particle Acceleration from Expanding Magnetic Bubbles
Princeton University（普林斯顿大学）；University Corporation for Atmospheric Research（大气研究大学联盟）；Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton University（普林斯顿等离子体物理实验室，普林斯顿大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
通过动理学模拟和激光驱动电容线圈实验，发现上升电流驱动等离子体膨胀形成磁泡，其前沿速度由阿尔芬速度决定，可产生等离子体流并加速粒子。
2026-06-23 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Coherence constraints on physical parameters at bright radio sources and FRB emission mechanism
我们讨论的物理约束，观测高亮度温度相干无线电发射，亮度温度高达$T_b \sim 10^{35}$ K，施加在相对论运动天体物理源的等离子体参数。高亮度温度意味着在源处的最小等离子体能量密度。其他重要的限制来自于共振发射粒子的大部分能量都被非共振逆康普顿和同步加速器过程所消耗。我们还解释了最近的观察重复FRB的光谱中的高到低的频率漂移功能的类似物的III型太阳射电爆发产生的重联等离子体束内的磁层的高度磁化的中子星。
2020-02-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Adaptive critical balance and firehose instability in an expanding, turbulent, collisionless plasma
使用混合动力学粒子模拟，我们研究了膨胀的，无碰撞的，磁化等离子体中的强Alfvénic湍流持续驱动的演变。由等离子体膨胀产生的温度各向异性（以及随之而来的平均磁场强度的降低）逐渐降低了场线的有效弹性，导致Alfvénic波动的线性频率和剩余能量的降低。作为响应，这些波动修改它们的相互作用和空间各向异性，以保持它们的特征线性和非线性频率之间的逐尺度“临界平衡”。最终等离子体变得不稳定，动力学消防水龙带不稳定性，激发快速增长的离子拉莫尔尺度的磁波动。随之而来的粒子的俯仰角散射保持边缘稳定附近的温度各向异性，即使作为湍流等离子体继续扩大。由此产生的平行和垂直温度的演变不满足双绝热守恒定律，但准确地描述了一个简单的模型，包括异常散射。我们的研究结果有影响，了解各种热，稀，天体物理等离子体中的宏观和微观尺度物理之间的复杂相互作用，并提供有关功率谱，剩余能量，离子拉莫尔尺度的光谱断裂，和非麦克斯韦功能的离子分布函数，可以通过在高β地区的太阳风的测量进行测试的预测。
2021-11-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Neutrino-electron magnetohydrodynamics in an expanding Universe
我们推导出一个新的模型，中微子等离子体相互作用在一个膨胀的宇宙，包括集体效应的中微子上的等离子体成分。我们从平坦的Friedmann-Robertson-Walker度规中的多物种等离子体的动力学描述开始，其中粒子通过弱相互作用的带电和中性电流形式与中微子耦合。然后，我们推导出流体方程，并专门我们的模型（a）轻子时代，在那里我们考虑一对电子-正电子等离子体与电子（反）中微子相互作用，（b）后的电子正电子湮没，在那里我们模拟电子-质子等离子体，并采取慢离子和惯性较小的电子的限制，以获得一组中微子-电子磁流体动力学（NEMHD）方程。在这两个模型中，等离子体的动力学都受到中微子运动通过有质动力的影响，因此，感应方程中出现了新的项，可以作为早期宇宙中产生磁场的来源。我们的模型可能的应用提出了一个简短的讨论。
2021-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
