Acoustic instability in the neutral precursor region of collisionless shocks propagating into partially ionized plasmas
近年来对部分电离等离子体中无碰撞激波的研究表明，部分中性粒子会从激波的下游泄漏到激波的上游。在本文中，我们进行了线性分析，并表明，声波是不稳定的中性前兆区域。声学不稳定性放大了上游区域的磁场和密度的波动。波动是不可缺少的扩散激波加速，并可能是重要的下游湍流。
2014-02-04 astro-ph.HE
The precursor structure in relativistic shocks
本研究提出相对论性激波前驱体的统一宏观框架，发现当前驱体携带的下游能量通量达临界值时激波消失、流体过声点且转变不稳定，揭示其与牛顿瑞利流动的相似性及激波结构的剧变机制。
2023-10-06 astro-ph.HE
Electron Heating, Magnetic Field Amplification, and Cosmic Ray Precursor Length at Supernova Remnant Shocks
我们调查的可观测性，通过直接和间接的手段，由宇宙线的磁场放大所产生的冲击前兆。我们估计的深度，这样的前体的条件下的非共振放大，它可以提供磁场强度相媲美的超新星遗迹推断。磁场的产生是由于流动的宇宙射线引起等离子体返回电流，并且可以通过非谐振或谐振通道来淬灭。在非共振饱和的情况下，宇宙射线被磁化，放大在更高的磁场下饱和。前体可延伸至$10^{17} - 10^{18}$ cm，并且是潜在可检测的。如果共振饱和发生，宇宙射线被湍流散射，前体长度可能会小得多。前体长度对冲击速度的依赖关系对电子加热有影响。在共振饱和的情况下，这种依赖性类似于更熟悉的共振产生的激波前兆，当用宇宙射线扩散系数$\varkappa $和激波速度$v_s$表示时，它是$\varkappa /v_s$。在非共振饱和的情况下，随着$v_s$的增加，前体长度下降得不那么快。在前体长度与$1/v_s$成比例的情况下，电子加热恒定，这种增加的前体长度可以预期导致更高的电子温度用于非共振放大。这应该是预期在更快的超新星遗迹冲击比以前的研究工作。SN 1006和Cas A的现有结果和新数据分析为这一想法提供了一些观测支持。
2014-05-28 astro-ph.HE
Fast radio bursts as precursor radio emission from monster shocks
本研究通过粒子模拟发现，强磁化中子星内磁层中快磁声波破缺形成的巨型激波会耗散约一半波能，并在激波波前产生携带约千分之一能量、处于GHz波段的高频前体波，可能表现为快速射电暴。
2025-02-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Interaction of the electro-magnetic precursor from a relativistic shock with the upstream flow. I. Synchrotron absorption of strong electromagnetic waves
本文是旨在研究相对论激波前部产生的电磁前兆波与上游流动相互作用的系列论文中的第一篇。这是出于一个简单的考虑，表明这种电磁前体的吸收可以产生一个有效的转换的上游流的动能的能量加速粒子。考虑到前体是一个强波，其中电子以相对论速度振荡，标准的等离子体辐射相互作用过程应该重新考虑。本文计算了强电磁波的同步辐射吸收。
2017-11-27 astro-ph.HE
Precursor Wave Emission Enhanced by Weibel Instability in Relativistic Shocks
本文研究了磁化相对论对等离子体中纯垂直激波的前驱波发射效率。我们扩展了我们以前的研究，包括上游磁场方向的依赖性。我们进行了二维的粒子-细胞模拟，并集中在两个磁场方向上：磁场在模拟平面中（即，平面内配置）并且垂直于模拟平面（即，平面外配置）。我们在平面内的模拟表明，不仅非常，而且普通模式波激发。我们量化的发射效率作为磁化参数$σ_e$的函数，并发现，大振幅的前驱波发射的$σ_e$的范围很广。我们发现，特别是在低$σ_e$，由韦伯不稳定性产生的磁场放大的普通模式波功率。的振幅是足够大的扰动上游等离子体，和横向密度细丝产生的情况下，在以前的研究中调查的平面外配置。我们证实了我们之前的结论成立，无论上游磁场方向相对于二维模拟平面。在此基础上，我们讨论了相对论激波的三维前驱波发射和尾场加速的可行性。
2018-03-27 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Persistence of precursor waves in two-dimensional relativistic shocks
利用二维粒子模拟方法研究了相对论磁化激波下同步脉塞不稳定性产生的上游相干大振幅电磁波发射效率。我们考虑了正负电子等离子体中的纯垂直激波。测量了相干波发射效率作为磁化参数σ的函数，磁化参数σ由坡印廷通量与动能通量的比率定义。波的振幅系统小于在一维模拟中观察到的。然而，它继续坚持，即使在一个相当低的磁化率，韦伯不稳定性占主导地位的冲击过渡。发射的电磁波足够强，足以干扰上游介质，并产生相当大幅度的横向磁致密度结构。在此基础上，我们讨论了相对论磁化离子-电子冲击波中产生非热电子的尾场加速模型的可能性。
2017-04-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Particle transport and heating in the microturbulent precursor of relativistic shocks
无碰撞相对论激波是近年来理论和数值研究的热点。粒子加速、电磁微湍流的产生和激波阵面的形成是相对论无碰撞激波的三个相互关联的基本组成部分。在本文中，我们调查在这方面的两个重要问题：（1）运输的超热粒子在激发的微湍流上游的冲击和其后果的粒子加速;（2）预热传入的背景电子，因为它们交叉的冲击前兆和经验相对论振荡的微湍流电场。我们强调的重要性，相对于背景等离子体和冲击波前的电磁扰动的运动。本文研究了相对论激波前兆中的两种主要不稳定性：平行不稳定性和斜双流不稳定性。最后，我们用我们的结果来讨论的最大加速度在外部冲击的伽马射线暴，我们发现特别是一个最大的同步辐射光子能量的几个GeV的顺序。
2012-12-06 astro-ph.HE
Particle acceleration at relativistic shock waves
相对论源，例如伽马射线暴、脉冲星风星云和强大的活动星系核产生相对论外流，导致形成无碰撞冲击波，粒子加速被认为发生。在过去的十年中，由于分析研究和高水平数值模拟的结合，我们对相对论激波加速的理解有所提高。在超相对论冲击波中，粒子加速困难的一般横向磁场和大平流速度的冲击等离子体。因此，需要快速增长的微湍流来使费米过程有效。据认为，数值模拟支持这一观点，超热粒子在冲击波前兆中的穿透产生了磁湍流，这反过来又产生了通过费米机制加速粒子所需的散射过程。通过比较激波前兆中微不稳定性的增长时间尺度和前兆穿越时间尺度，可以用磁化强度和激波洛伦兹因子来界定微湍流可能激发的区域，从而判断费米加速是否以及如何被触发。这些发现总结在这里和天体物理学的后果。
2011-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Resolved shock structure of the Balmer-dominated filaments in Tycho's supernova remnant: Cosmic-ray precursor?
本文报道了利用哈勃空间望远镜上的宽视场行星照相机2对第谷超新星遗迹（SN 1572）东翼的Hα成像观测结果。我们将快速无碰撞冲击波的详细结构分解为一个精细的近边缘细丝结构。我们发现在激波前Hα强度逐渐增加，我们认为这是薄（~1”）激波前兆的辐射。我们发现，大量的Hα发射来自前体，这可能会影响从宽和窄Hα组分的观测通量比导出的温度平衡量。用简单的前体模型拟合了Hα发射谱，并讨论了相关参数。我们认为，前体可能是由于宇宙射线，并讨论宇宙射线加速在这个位置的效率。
2010-05-18 astro-ph.HE
Turbulence-induced magnetic fields in shock precursors
银河系的宇宙射线被认为主要是在超新星冲击中被加速的。然而，星际磁场太弱，无法有效地将银河宇宙射线加速到最高能量，即$10^{15}$ eV。冲击前区域的较强磁场可提供所需的效率。贝尔的宇宙射线非共振流不稳定性被认为是前体磁场放大的原因。然而，有人提出了另一种机制，即宇宙射线压力梯度形成激波前兆并驱动湍流，通过小尺度发电机放大磁场。该机制运行的一个关键因素是星际介质（ISM）中存在的不均匀性。这些不均匀性是湍流的结果。在这项工作中，我们探讨了磁场放大在不同的ISM条件下，通过三维MHD数值模拟。
2016-02-09 astro-ph.HE
The stability of strong waves and its implications for pulsar wind shocks
强波可以介导脉冲星风与其周围环境之间的激波跃迁，扮演着扩展前体的角色，其中能量有效地从场转移到非热粒子。这种前兆的衰减导致赤道附近的激波基本上没有磁化。在这方面，我们讨论了强波的稳定性及其对冲击性质的影响。具有稳定前体的星云可以存在于大多数孤立的星云风中，但如果星云外部压力很高，前体可能不稳定，如船帆座星云。偏心双星系统中的脉冲星风激波，如B1259-63，只能在某些轨道相位获得前兆，这一过程应伴随着增强的同步康普顿和逆康普顿发射的前兆。在HESS J 0632 +057二进制文件中也可能存在相同的情况。
2013-10-22 astro-ph.HE
Mechanism of generating collisionless shock in magnetized gas plasma driven by laser-ablated target plasma
本文利用一维全粒子模拟研究了激光烧蚀靶等离子体驱动磁化气体等离子体产生无碰撞激波的机制，发现前驱波对种子激波的形成至关重要，且其起源依赖于靶等离子体注入时间。
2024-11-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by a plasma cavitation instability in relativistic shock precursors
等离子体流不稳定性在相对论激波及其环境中的磁场放大和粒子加速中起着重要作用。然而，在远冲击波前体区域，加速粒子构成一个高度相对论性和稀释束，流不稳定性通常变得效率低下，并在非常小的规模相比，束粒子的回旋半径。我们报告的等离子体空化不稳定性，是由稀相对论性光束驱动，可以增加两个数量级的磁场强度和相干尺度达到近均分值与光束能量密度。这种不稳定性的增长后，发展的韦伯不稳定性，并与背景轻子和离子的束流的非对称响应。所得到的净感应电场驱动带正电和带负电的射束种类之间的强能量不对称性。大规模的粒子在细胞中的模拟被用来验证分析预测的增长和饱和度的不稳定性，并表明它是强大的，在广泛的条件下，包括那些与成对加载等离子体。这些结果可以有重要的影响的磁化强度和结构的冲击在伽马射线暴，更普遍的磁场放大和非对称散射的相对论性带电粒子在等离子体天体物理环境。
2022-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On electromagnetic instabilities at ultra-relativistic shock waves
本文讨论了相对论激波前兆通过微观不稳定性产生磁场的问题。上游等离子体的磁化水平是一个关键参数，特别是因为冲击前兆的长度尺度受到背景磁场中加速粒子的拉莫尔旋转和冲击波速度的限制。本文详细讨论和计算了由加速粒子和反射粒子布居所引起的下列束等离子体不稳定性的增长率：对于非磁化激波，韦伯不稳定性和折射不稳定性，以及切伦科夫共振纵模和斜模;对于磁化激波，具有纵向静电模的韦伯不稳定性和共振切伦科夫不稳定性，以及阿尔芬不稳定性，耳语和非凡模式。所有这些不稳定性都是在上游产生的，然后它们被传递到下游。由切伦科夫共振不稳定性激发的模式对于下游介质的磁化具有特别重要的意义，因为作为等离子体本征模式，它们具有比韦伯模式更长的寿命。我们讨论的主要限制波的增长与长度的前体和上游介质的磁化倾斜和平行的冲击波。我们还刻画了获得费米加速的适当条件。我们恢复了最近的粒子模拟的一些结果，并得出结论与天体物理的情况下，特别是脉冲星风和伽马射线暴外部冲击波的一些应用。（节录）
2009-09-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Current-driven filamentation upstream of magnetized relativistic collisionless shocks
相对论性无碰撞激波的不稳定性物理在高能天体物理学中具有广泛的重要性，因为这些不稳定性建立了激波，控制了粒子加速过程，并产生了加速粒子辐射的磁场。两个关键参数控制着这些冲击的微观物理：环境介质的磁化和冲击波阵面的洛伦兹因子;到目前为止，这些参数空间的大部分仍有待探索。在本文中，我们报告了一种新的不稳定性上游的电子-正电子相对论冲击，我们认为，这种不稳定性形状的微观物理在中等磁化水平和/或大洛伦兹因子。这种不稳定性是由激波前兆中的加速粒子在背景磁场周围旋转时携带的电流引起的。在背景等离子体中感应的补偿电流导致不稳定的配置，带有电荷中性丝的外观携带相同极性的电流，沿着垂直电流取向。这种“电流驱动的细丝”不稳定性的增长速度比迄今为止研究的相对论冲击上游的任何其他不稳定性都要快，其增长率与等离子体频率相当。此外，电流的补偿与环境等离子体在其穿透冲击前兆时的减速相关联（如在冲击静止帧中所观察到的）。等离子体的这种减速意味着，只要磁化强度σ<~ 10^{-2}，"电流驱动的丝状体“不稳定性可以随着冲击洛伦兹因子的任何值而增长。我们认为，这种不稳定性解释了最近的粒子在细胞模拟的结果在轻度磁化制度。
2014-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radiation Reaction in Relativistic Magnetized Shocks of Neutron Star Magnetospheres
Observatoire de Paris, Sorbonne Université, Université PSL, CNRS, LUX（巴黎天文台，索邦大学，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，LUX）；School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院）
本研究通过多流体模型和粒子模拟，发现辐射反作用不抑制磁星怪物激波的前驱辐射，仅将光谱峰值移至更高频率，且亮度由驱动波亮度和转换效率决定。
2026-10-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Identification of electrostatic two-stream instabilities associated with a laser-driven collisionless shock in a multicomponent plasma
静电双流不稳定性在静电无碰撞激波形成中起着重要作用。它们是一种关键的耗散机制，导致离子加热和加速。由于冲击加速离子的数量和能量取决于不稳定性，因此精确识别主动不稳定性是重要的。二维粒子在细胞模拟多组分等离子体揭示离子反射和加速在冲击波前，激发纵向传播的静电不稳定性，由于非振荡分量的静电场在上游地区的冲击，和产生向上和向下移动的速度分量内的扩展离子组件。使用一维静电等离子体色散函数，其中包括电子和离子的温度效应，C2 H3Cl等离子体的不稳定性的线性分析表明，最不稳定的模式是静电离子束双流不稳定性（IBTI），这是弱依赖于电子的存在。IBTI是由膨胀的质子和碳离子群体之间的速度差激发的。有一个静电电子-离子双流不稳定性与一个小得多的增长率与人口的质子在冲击反射。与激光驱动的无碰撞冲击相关联的快速增长的IBTI的激发增加了准单能离子束的亮度。
2021-10-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Propagation of weak shocks in cool-core galaxy clusters in two-temperature magnetohydrodynamics with anisotropic thermal conduction
以英仙座星系团为基准模型，研究了不同的磁流体动力学模型对星系团核心弱激波（马赫数~1.2）传播的影响。特别是，我们研究如何热传导，各向同性和各向异性，和离子-电子温度平衡修改弱冲击。预计强热传导将产生电子温度前体。也形成不太突出的压力和密度前体。较长的平衡时间大大降低了密度前体，但不会改变电子温度前体很多。当热传导变得各向异性时，团内磁场会在热通量引起的激波畸变上留下其特征性的空间尺度。
2020-07-03 astro-ph.HE
Saturation of the asymmetric current filamentation instability under conditions relevant to relativistic shock precursors
通常在超音速等离子体流的逆流中出现的电流偏转不稳定性，以其将与各向异性动量分布相关的自由能转换成动力学尺度磁场的能力而闻名。这种不稳定性的饱和已被广泛研究的对称配置，其中相互渗透的等离子体共享相同的属性（速度，密度，温度）。然而，在许多物理环境中，最常见的配置是不对称等离子体流。例如，相对论性无碰撞冲击波的前身包括在冲击波前沿反射的热的、稀释的加速粒子束和冷的、密集的流入背景等离子体。为了确定适当的标准饱和在这种情况下，我们进行了大规模的二维粒子模拟逆流电子-正电子对和电子-离子等离子体。我们表明，在互穿对等离子体中，相关的标准是磁捕获的组件（光束或等离子体），进行较大的惯性的两个，即，不稳定增长突然放缓，一旦这些粒子的频率等于或超过不稳定的增长率。我们提出的饱和度的理论近似。这些发现仍然有效的电子-离子等离子体提供的电子和离子是接近均分的等离子体流的较大的惯性。我们的结果可以直接应用于相对论性弱磁化冲击波的物理，但它们也可以推广到其他情况下的研究。
2021-11-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shock-powered radio precursors of neutron star mergers from accelerating relativistic binary winds
在紧凑物体合并的最后阶段，如果至少有一个二元组成部分是磁化的中子星（NS），那么它的轨道运动会大大扩大NS的开放磁通量-因此增加其风光度-相对于孤立的脉冲星。由于引力辐射，双星轨道收缩，这种双星诱导的内旋风的功率和速度可能（取决于对负载）长期增加，导致自相互作用和内部冲击的流出超出双星轨道。磁化的前向激波可以通过同步脉泽过程产生相干射电辐射，从而产生可观测到的双星NS合并的射电前兆。我们进行一维相对论流体动力学模拟激波相互作用的加速二进制NS风，假设螺旋风有效地将其坡印亭通量转化为散装动能之前的激波半径。这与粒子模拟的激波脉泽光谱相结合，产生合成的射电光变曲线。在$\sim$ GHz频率下，对于$\sim3$ Gpc（$B_{\rm d}/10^{12}$ G）$^{8/9}$的源，在合并后，通量为$\sim1$ Jy $\cdot$ ms的前兆爆发持续$\sim 1-500$ ms，其中$B_{\rm d}$是更强磁化恒星的偶极场强度。给定沿双星赤道线集中的外流几何形状，对于高倾角系统，即那些最不可能产生可探测的伽马射线暴的系统，信号可能优先被观测到。
2021-01-18 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Spatially-Resolved Spectroscopy of a Balmer-Dominated Shock in the Cygnus Loop: An Extremely Thin Cosmic-Ray Precursor?
我们提出了高分辨率的长狭缝光谱的巴尔默为主的冲击在天鹅座圈的东北翼与斯巴鲁高色散摄谱仪。通过沿激波法线设置狭缝角，我们用约4 × 10^{15} cm的空间分辨率研究了从激波前到激波后H-α线的通量和轮廓的变化。H-α谱线轮廓可以用激波前方扩散区的窄高斯分布（28.9+/-0.7 km/s）表示，即一个光电离的前兆，和窄（33.1+/-0.2公里/秒）加宽（130-230公里/秒）的高斯在冲击本身。我们发现，在激波处的一个未分辨薄层（在540 pc的距离上，小于4 × 10^{15} cm）中，窄分量的宽度突然增加到33.1+/-0.2 km/s，或者如果我们消除来自光电离前体的投射发射，则为38.8+/-0.4 km/s。我们表明，突然变宽可以最好地解释加热通过阻尼阿尔芬波在一个薄的宇宙射线前体，虽然其他的可能性并没有完全排除。天鹅座环（软γ射线源）的宇宙线前兆厚度比第谷结g（硬γ射线源）的宇宙线前兆厚度薄一个数量级，这可能是由于两个源之间加速粒子的能量分布不同造成的。在这方面，系统的研究可能揭示宇宙射线前体的厚度与宇宙射线能量分布的硬度之间的正相关性。
2016-02-21 astro-ph.HE
Electrostatic and electromagnetic instabilities associated with electrostatic shocks: two-dimensional particle-in-cell simulation
本文采用二维电磁粒子模拟方法研究了相对高速（~3000 km/s^-1）等离子体流中的静电无碰撞激波，以及激波周围可能产生的静电和电磁不稳定性对激波动力学的影响。结果表明，静电离子-离子不稳定性可以发展在前面的冲击，在那里的等离子体是在逆流条件下，具有高度倾斜的波矢，如前所述。由静电离子-离子不稳定性产生的静电势斜向激波表面传播，变得与激波势相当，最终激波结构被破坏。结果还表明，在激波前，束-韦伯不稳定性也逐渐增强，从而表明束-韦伯不稳定性产生的磁场在激波的长期演化中起重要作用，并且在静电激波消失后很长时间内，韦伯介导的激波才形成。还观察到，二次静电冲击形成在初级静电冲击前面的反射离子中。
2010-03-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radio precursors of monster shocks: a mechanism for fast radio bursts from SGR 1935+2154
Columbia University（哥伦比亚大学）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
本文提出活跃磁星中的千赫兹扰动演化为怪物辐射激波，产生X射线和半相干射电前兆，通过自调节机制解释GHz射电暴的频率、能量和毫秒时延，并与SGR 1935+2154观测相符。
2026-06-08 astro-ph.HE
Universal behaviour of shock precursors in the presence of efficient cosmic-ray acceleration
研究了宇宙线压力支配等离子体中高能粒子与自生磁流体波的自洽相互作用。使用三维混合MHD动力学代码，它利用了球谐展开的Vlasov-Fokker-Planck方程，高分辨率模拟的磁场增长，包括反馈的宇宙射线进行。据发现，高宇宙射线加速效率的冲击，磁场变得高度紊乱，导致近各向同性扩散，独立于环境磁场的初始取向。平行激波的亚玻姆扩散的可能性被证明，而扩散系数接近玻姆极限从下面的斜激波。这种普遍的行为表明，玻姆扩散的均方根场推断，从观察可能提供一个现实的估计最大的能量加速时间尺度在年轻的超新星遗迹。尽管是无序的，但磁场不是自相似的，这表明前体中高能粒子传输的非均匀能量依赖行为。讨论了宇宙射线驱动的磁场放大的可能间接辐射特征。
2013-01-14 astro-ph.HE
Electron Firehose Instabilities in High-$β$ ICM shocks
通过反射和冲击漂移加速（SDA）实现的电子预加速是无碰撞冲击中非热电子扩散冲击加速（DSA）的关键。以前的研究表明，在高$β$（$β=P_{\rm gas}/P_{\rm B}$）的团内介质（ICM）中的弱准垂直（$Q_\perp$）激波中，由于SDA反射电子引起的温度各向异性可以驱动电子消防管不稳定性，从而在激波足中激发斜向非传播波。本文通过线性分析和粒子模拟研究了$β\sim100$ ICM等离子体中电子温度各向异性（ETAFI）和漂移电子束（EBFI）驱动的水龙带不稳定性。EBFI应该是更相关的描述上游波的自激在$Q_\perp$冲击，因为回流电子在冲击脚的行为更像一个电子束，而不是各向异性双麦克斯韦人口。我们发现，这两种不稳定性的基本属性，如增长率，$γ$，和波数的快速增长的斜模式是相似的ICM环境中，有一个例外，而由ETAFI激发的波是非传播的（$ω_r=0$），由EBFI激发的有一个非零频率（$ω_r\neq0$）。但是，使用$ω_r<γ$时，频率较小。因此，我们的结论是，以前的研究的上游波的性质的基础上ETAFI的解释仍然有效的$Q_\perp$ -冲击的ICM。
2019-12-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shock breakout driven by the remnant of a neutron star binary merger: An X-ray precursor of mergernova emission
一颗旋转速度极快的超大质量中子星（NS）可以从NS-NS双星的合并中幸存下来。这是高度磁化的残余NS的自旋下降将为各向同性合并喷出物提供动力，以产生紫外/光学波段的明亮的合并新星发射。在合并新星之前，NS风和喷出物之间的早期相互作用可以驱动前向激波向外传播到喷出物中。结果，大量的热量可以在激波阵面后面积累，这些热量的最终逃逸可以产生激波爆发发射。我们用半解析模型描述了这种冲击的动力学和热辐射。研究发现，在软X射线中，由于以合并新星发射为先导，在合并后几小时内出现了亮度为$\sim10^{45}~\rm erg~s^{-1}$的尖锐而明亮的爆发发射。因此，这种X射线前体的探测将为识别NS动力的合并新星并将其与放射性动力的合并新星区分开提供确凿的证据（即，kilonovae或macronovae）。NS驱动的合并新星的发现将最终有助于确认由于合并和超大质量NS的存在而产生的引力波信号。
2016-01-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Collisionless shock formation, spontaneous electromagnetic fluctuations and streaming instabilities
无碰撞冲击在天体物理学和实验室中无处不在。最近的数值模拟和实验表明，它们是如何从两个无碰撞的等离子体壳的相遇中产生的。当壳层相互穿透时，重叠区域变得不稳定，触发了激波的形成。作为对该过程的微观理解的第一步，我们在这里详细分析了初始不稳定阶段。一方面，二维相对论PIC模拟进行两个对称的初始冷对等离子体碰撞。另一方面，分析了工作中的不稳定性，以及饱和场和被放大的种子场。对于温和的相对论运动和向前，韦伯模式支配线性相位。我们推导出的线性相位的持续时间与模拟吻合良好的表达式。这个饱和时间实际上构成了激波形成时间的下限。
2013-04-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electrostatic and magnetic instabilities in the transition layer of a collisionless weakly relativistic pair shock
天体物理喷流的高能电磁辐射，如大质量恒星坍缩时发射的并触发伽马射线暴（GRB）的喷流，部分归因于相对论性内部冲击。激波是由逆流粒子束的不稳定性在无碰撞等离子体中介导的。只有当光束以相对论性的相对速度运动时，才能产生最快的位移不稳定性。在这里，我们用粒子单元（PIC）模拟两个冷对云在c/2（c：光速）速度下的碰撞。我们证明了双流不稳定性超过了这个速度的平行不稳定性，从而负责激波的形成。上游等离子体的准静电波的不完全热化允许其他不稳定性的增长。激波过渡层的形成，其中一个平行不稳定性调制的等离子体远上游的冲击。上游流入的等离子体逐渐加热的双流不稳定性更接近的冲击和压缩到预期的下游密度的韦伯不稳定性。由于后者产生的强磁场被限制在10个电子趋肤深度宽的层内。
2017-09-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The synchrotron maser emission from relativistic magnetized shocks: Dependence on the pre-shock temperature
同步脉泽不稳定性在相对论磁化冲击中产生的电磁前兆波最近被用来解释快速射电暴的相干射电辐射。通过二维粒子模拟，我们研究了相对论正负电子垂直激波中的前驱波的性质，它是激波前磁化强度$σ\gtrsim 1$的函数（即，入射坡印廷通量与粒子能通量的比率）和热扩散$Δγ\equiv kT/mc^2=10^{-5}-10^{-1}$。我们测量的分数$f_ξ$的总传入能量转换成前驱波，计算后冲击帧。在固定的磁化强度下，我们发现$f_ξ$几乎与温度无关，只要$Δγ\lesssim 10^{-1.5}$（从$Δγ=10^{-5}$到$Δγ=10^{-1.5}$只有适度的三分之一的减少），但对于$Δγ\gtrsim 10^{-1}$，它下降了近两个数量级。在固定温度下，磁化$f_ξ\sim 10^{-3}\,σ^{-1}$的标度与我们早期的一维结果是一致的。对于我们的参考$σ=1$，前驱波的功率谱在低温下相对较宽（分数宽度$\sim 1-3$），而对于$10^{-3} \lesssim Δγ\lesssim 10^{-1.5} $，它显示出分数宽度$\sim 0.2$的明显线状特征。对于$σ\gtrsim 1$，根据需要，前驱波在与激波法线（在激波后帧中测量）成$\simeq σ^{-1/2}$角的范围内发射，以便它们能够超过激波。我们的研究结果可以提供物理接地输入FRB发射模型的基础上脉泽发射相对论…
2020-06-04 astro-ph.HE
Effects of Pre-ionisation in Radiative Shocks I: Self-Consistent Models
在本文中，我们处理的预电离问题的冲击速度范围$10 < v_{\rm s} < 1500$ \，公里/秒的自洽方式。我们确定四个不同的类的解决方案控制的冲击前兆参数，$Ψ= {\cal Q}/v_s$，其中${\cal Q}$是上游逃逸的紫外光子的电离参数的值。这个参数决定了进入激波的气体的温度和电离程度。在速度增加时，激波解状态是冷中性前体（$v_s \lesssim 40$ \，km/s）、暖中性前体（$40 \lesssim v_s \lesssim 75$ \，km/s）、暖部分电离前体（$75 \lesssim v_s \lesssim 120$ \，km/s）和快激波，在快激波中，激波前气体处于光电离平衡，并且完全电离。磁场的主要作用是将这些速度范围推到更高的值，并限制冲击后压缩。为了便于与激波观测结果进行比较，我们提供了一些方便的参数，如激波后温度，压缩因子，冷却长度，H $β$和X射线光度的标度关系。
2017-02-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
The role of plasma instabilities in relativistic radiation mediated shocks: stability analysis and particle-in-cell simulations
相对论辐射介导激波（RRMS）可能在巨大的宇宙爆炸中形成。这种激波的结构和发射受激波过渡层内大量产生的电子-正电子对的调节。最近有人指出，大量的正电子内的冲击导致不同的等离子体成分的速度分离，这是预期诱导等离子体不稳定性的快速增长。本文研究了电子-离子等离子体在辐射力作用下的微不稳定性增长的层次结构。线性稳定性分析表明，这样的系统是不稳定的各种等离子体模式的增长，最终成为占主导地位的离子和对之间的相对漂移驱动的电流抑制不稳定性。这些结果是验证粒子在细胞模拟，进一步探测的非线性制度的不稳定性，和对离子耦合的微湍流电磁场。基于这种分析，我们推导出一个减少的传输方程的粒子通过俯仰角散射的微湍流，并证明它可以耦合不同的物种，并导致非绝热压缩通过焦耳加热。加热的对，可以想象，非热分布的形成，所产生的微湍流，可以影响所观察到的冲击爆发信号的方式无法解释目前的单流体模型。
2022-01-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Collisionless shock in a partially ionized medium. II. Balmer emission
传播到部分电离介质中的强激波通常与光学巴耳末线有关。这种发射是由于受冲击气体中的热质子和电子对中性氢的碰撞激发。在之前的论文（Blasi et al. 2012）中已经计算了这种Balmer主导冲击的结构，其中中性粒子的分布函数是从适当的Boltzmann方程推导出来的，包括通过电荷交换和电离与离子和电子耦合。这个计算显示了中性粒子的存在如何通过在激波前形成“中性粒子诱导”的前兆来显著改变激波结构。在这里，我们跟进我们以前的工作，并调查由此产生的巴耳末辐射的性质，目的是使用所观察到的辐射作为诊断工具的冲击参数。我们主要关注超新星残余激波，我们发现，对于典型参数，Hα发射通常具有三分量光谱轮廓，其中：1）窄分量来源于上游冷氢原子，2）宽分量来源于已经与激波下游的激波质子进行电荷交换的氢原子，以及3）中间组分是由于与中性诱导前体中的暖质子进行了电荷交换的氢原子。中间线的宽度反映了前体中的温度，而窄线的宽度不被前体改变。此外，我们表明，这两个中间和广泛的组件的配置文件一般偏离热分布。最后，我们表明，如果有效的电子加热发生在前体区域可以产生大量的巴耳末发射。
2012-10-16 astro-ph.HE
Acoustic instability at shock-wave precursors
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN – Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究所——格兰萨索国家实验室）
通过磁流体动力学模拟，研究非相对论激波前由宇宙线压力梯度驱动的声学不稳定性如何放大磁场并产生湍流。
2026-04-14 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
Collisionless shocks in partly ionized plasma with cosmic rays: microphysics of non-thermal components
本文讨论了部分电离等离子体中非热成分存在下的天体物理无碰撞激波的一些观测问题和理论模型。快速强无碰撞激波的一个特殊特征是它们能够加速高能粒子，这些高能粒子可以改变激波上游流并形成激波前兆。我们讨论了高能粒子加速和相关的磁场放大和衰减的扩展冲击前兆的冲击线和连续多波长发射光谱的影响。这两个巴尔默型和辐射天体物理冲击的超新星遗迹与部分中性云的相互作用进行了讨论。在审查中描述的定量模型预测了一些可观察到的线状发射功能，可用于揭示的物理状态的物质在冲击前兆和非热过程的冲击的字符。最新进展的伽玛射线观测超新星遗迹的分子云的影响突出。
2013-04-03 astro-ph.HE
Physics of relativistic collisionless shocks: II Dynamics of the background plasma
在这系列的第二篇论文中，我们讨论了等离子体进入未磁化的相对论无碰撞对激波的前体的动力学。我们讨论了这个背景等离子体是如何减速和加热，通过其与微湍流的相互作用，结果从增长的电流不稳定性（CFI）的冲击前兆。我们特别利用了参考系$\mathcal R_{\rm w}$，其中湍流主要是磁性的。这个框架以相对论速度向静止的激波前沿移动，从远到近的前体逐渐减速。在第一部分中，我们构建了一个流体模型，推导出预期的超热粒子的散射离开微湍流的背景等离子体的减速规律。这一法律导致背景等离子体洛伦兹因子$γ_{\rm p}$和规范化的光束压力之间的关系$γ_{\rm p}\,\sim\,ξ_{\rm b}^{-1/2}$ $ξ_{\rm b}$，它被发现很好地匹配在大规模的2D 3V粒子模拟中观察到的空间分布。在第二部分中，我们在动力学水平上模拟背景等离子体的动力学，将与$\mathcal R_{\rm w}$减速相关的惯性效应纳入到一个Vlasov-Fokker-Planck方程的俯仰角扩散。我们展示了如何在$\mathcal R_{\rm w}$的有效重力驱动背景等离子体粒子通过摩擦的微湍流，导致有效的等离子体加热。最后，我们比较了蒙特卡罗模拟我们的模型与专用的PIC模拟，并得出结论，它可以令人满意地再现的加热和减速的背景等离子体的冲击前兆，从而提供了一个成功的一维描述的冲击过渡在微观水平。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
A nonlinear Monte Carlo model of super-diffusive shock acceleration with magnetic field amplification
宇宙等离子体中的快速无碰撞冲击将它们的动能流转化为热的下游热等离子体，其中相当大一部分能量进入超热带电粒子和磁波动的广谱。超热粒子可以穿透到激波上游区域，产生扩展的激波前兆。冷的上游等离子体流被超热粒子压力梯度提供的力减速。在高马赫数无碰撞激波中，有效的粒子加速可能与由加速粒子的各向异性分布产生的湍流磁场放大（MFA）相耦合。这种各向异性是由快速粒子输运决定的，使得问题具有强非线性和多尺度性。在这里，我们提出了一个非线性Monte Carlo模型的无碰撞冲击结构与超扩散传播的高能费米加速粒子耦合粒子加速和MFA提供了一个一致的描述强冲击。蒙特卡罗技术的一个显著特征是它包括在所有前体位置处的粒子分布的全角度各向异性。该模型揭示了高能粒子的超扩散传输（即，Levy-walk传播）在前体颗粒分布中产生强的四重各向异性。高能粒子的合成压力各向异性产生非共振镜型不稳定性，该不稳定性放大波长比由冲击产生的最高能量质子的回旋半径长的可压缩波模式。
2017-03-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Resonant micro-instabilities at quasi-parallel collisionless shocks: cause or consequence of shock (re)formation
用多流体方法研究了两个互穿的准中性冷离子-电子等离子体。我们考虑一个等离子体准平行于嵌入另一个静态等离子体中的背景磁场的磁力线流动。如果流动变成超Alfvénic，我们表明，平行的R/L模式和垂直的X/O模式变得不稳定和增长的振幅。在线性理论中，我们发现一个不稳定模式的增长率曲线在每个模式特定的波数处有一个最大值。如果我们考虑一个类似激波的等离子体结构，我们发现增长最快的模式是与离子强烈相互作用的共振模式（与$k \sim r_{gi}^{-1}$）。在粒子模拟（PIC）中，我们观察到具有相同属性的共振波在冲击波形成的早期阶段被激发。一旦波变得非线性，它就会有效地散射离子并触发初始冲击波的形成。这意味着$\sim 4$的典型压缩比可以自然地作为高度共振的微物理过程的结果而出现。我们的模型的相互作用的离子反射的重组激波屏障在弱束的情况下，我们表明，上游波现在匹配的不稳定性，我们期望从方程。通过PIC模拟，我们解释了强束共振不稳定性如何在非线性阶段触发激波的形成，以及弱束不稳定性如何在非线性阶段重新形成和传播激波。我们在这里研究的微观不稳定性在很大程度上有助于冲击触发以及冲击本身的改造和传输。
2019-03-04 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Physics of relativistic collisionless shocks: III The suprathermal particles
在这一系列的第三篇论文中，我们讨论了非磁化的相对论无碰撞对激波的前体中加速粒子的总体物理。特别地，我们提供了它们在自生电磁湍流中的散射长度$l_{scatt}(p)$的理论估计，以及它们的分布函数的估计。我们得到了$l_{scatt}(p) \simeq (γ_p /ε_B)(p/γ_{\infty} mc)^2 (c/ω_p)$，其中p为激波阵面静止坐标系中的粒子动量，$ε_B$为微湍流的强度参数，$γ_p$为背景等离子体相对于激波阵面的洛伦兹因子，$γ_{\infty}$为背景等离子体在前兆外的渐近值。我们比较这种散射长度的大规模PIC模拟，并找到良好的协议的各种依赖关系。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Effects of Neutral Particles on Modified Shocks at Supernova Remnants
超新星遗迹（SNRs）的H-α辐射意味着周围介质中存在中性氢。在由宇宙射线（CR）修正的SNR冲击波的前驱体中，上游等离子体被CR压力推动，而中性粒子则没有，从而出现相对速度，并且一些中性粒子通过前驱体中的电荷交换过程成为拾取离子。我们研究了前体中产生的拾取离子如何影响激波结构和粒子加速。如果CR压力大于冲击压头压力的20%，则由于拾取离子的压力，子冲击的压缩变得小于没有拾取离子的压缩。此外，即使激波被CR修正，总压缩比也可以小于4。此外，拾取离子对注入粒子的加速起着重要的作用。如果冲击波是准垂直冲击波，并且发生多次反射离子加速，则CR谱可以比GeV以下的试验粒子扩散冲击波的CR谱硬。
2010-08-06 astro-ph.HE
Perpendicular relativistic shocks in magnetized pair plasma
利用二维Particle-in-Cell模拟方法研究了磁化对等离子体中的垂直相对论（$γ_0=10$）激波。一个系统的调查，从非磁化到强磁化的冲击，准确地捕捉从韦贝尔介导的磁反射形冲击的过渡。发现这种转变发生在上游流动磁化$10^{-3}<σ<10^{-2}$，在该磁化强度下，在前体中观察到强的垂直净电流，从而驱动所谓的电流不稳定性。讨论了该激波的全球结构和激波形成时间。除了$10^{-4} < σ< 10^{-2}$的计算结果与数值计算结果有10%的偏差外，MHD激波跳跃条件与数值计算结果符合得很好。粒子前体长度在中间磁化下朝向注入上游磁场中的粒子的拉莫尔半径收敛。对于$σ>10^{-2}$，它让位于一个纯粹的电磁前兆，这是由激波阵面处的电磁波的强发射引起的。粒子加速被发现是有效的弱磁化垂直冲击与以前的工作，并完全抑制$σ> 10^{-2}$。只有在弱磁化冲击中才能观察到扩散冲击加速度，而在中等磁化强度下则证明了冲击漂移加速度的主要贡献。从模拟中提取的空间扩散系数，允许更深入地了解自洽粒子运动学和尺度与弱磁化冲击中的粒子能量的平方。这些结果对活动星系核喷流内部激波和脉冲星风星云终止激波中的粒子加速有影响。
2018-04-24 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma instabilities as a result of charge exchange in the downstream region of supernova remnant shocks
超新星遗迹（SNRs）的H-α辐射意味着星周介质中存在中性氢。一些穿过激波的中性粒子通过电荷交换过程被电离，在激波下游形成冷离子束。我们进行线性分析之间的冷束和热下游等离子体的无碰撞等离子体不稳定性。我们发现，在典型的信噪比条件下，无论是共振不稳定性或韦伯不稳定性是最不稳定的。这种机制可以将磁场放大到100微G以上，并改变激波结构。因此，除了广泛讨论的贝尔机制外，射电频谱和大磁场也可以得到解释。
2009-08-24 astro-ph.HE
Laser astrophysics experiment on the amplification of magnetic fields by shock-induced interfacial instabilities
激光实验正在成为天文学研究的一种新工具，补充了观测和理论建模。在超新星爆炸的冲击波阵面上观测到局部强磁场。实验证实和识别的物理机制，这一观测是非常重要的理解的星际介质的演变。然而，在实验室中处理流体动力学不稳定性与环境磁场之间的相互作用一直是具有挑战性的。在这里，我们开发了一个实验平台来研究磁化Richtmyer-Meshkov不稳定性（RMI）。测得的生长速度与线性理论一致，磁场放大与RMI生长相关。我们的实验首次在天体物理条件下验证了与激波诱导界面不稳定性相关的磁场湍流放大现象。磁化等离子体中基本过程的实验解释在各种情况下，如聚变等离子体和行星科学中通常是必不可少的。
2021-08-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic Field Amplification and Particle Acceleration in Weakly Magnetized Trans-relativistic Electron-ion Shocks
Columbia University（哥伦比亚大学）；The University of Tokyo（东京大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Flatiron Institute（平托研究所）
研究弱磁化跨相对论电子-离子冲击中磁场放大与粒子加速机制，发现不同不稳定性主导下非热离子和电子的加速效率及能量标度差异。
2026-02-06 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic field amplification by cosmic-ray-driven turbulence: I. isotropic CR diffusion
我们进行了磁流体动力学模拟研究的磁场的冲击波的前兆放大。在超新星遗迹中发生的强烈冲击的前兆中需要强磁场。观测还表明，磁场放大发生在星系团中的弱冲击中，并产生所谓的无线电遗迹。在这里，我们将宇宙射线驱动湍流对磁场放大的研究扩展到弱激波。放大是由湍流驱动的，湍流是由宇宙射线压力作用于上游流体中的密度不均匀性产生的。从星系团外围的X射线数据推断出的聚集现象可能提供了一些种子的不均匀性。产生了磁场功率谱和法拉第图。此外，我们研究如何同步辐射的冲击前兆可以用来验证这种不稳定性的存在和约束必要的等离子体参数。
2013-08-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-resonant magnetohydrodynamics streaming instability near magnetized relativistic shocks
本文对相对论激波前体中的非共振流动不稳定性进行了线性研究和数值模拟。在冲击前restframe中，我们进行了线性分析，这种不稳定性在一个可能的配置超相对论冲击前兆。这考虑了具有垂直于冲击波阵面和大尺度磁场的波矢量的磁声波。我们的线性分析是在没有任何假设的冲击速度，因此是有效的所有速度制度。为了检验我们的计算，我们还进行了相对论MHD模拟，描述了上述磁声波通过冲击前兆的传播。数值计算证实了我们的线性分析，预测的增长率的不稳定性是最大的超相对论冲击，并表现出波数依赖$\propto k_x^{1/2}$。我们的数值模拟还描绘了饱和制度的不稳定性，我们表明，磁放大是温和的，但仍然显着（$δB/B\leq 10$）。后一个事实可以解释在相对论磁化冲击附近强湍流的存在。我们的数值方法也引入了一个方便的手段来处理等温（超）相对论MHD条件。
2013-05-03 astro-ph.HE
Nonlinear diffusive shock acceleration with upstream escape reproduces DAMPE observations
State Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理国家重点实验室）；Key Laboratory of cosmic ray, Ministry of education, Tibet University（西藏大学教育部宇宙射线重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
该研究提出非线性扩散激波加速模型，结合宇宙射线反作用与上游逃逸机制，成功再现DAMPE观测到的质子能谱特征。
2026-02-15 astro-ph.HE
On the Structure and Scale of Cosmic Ray Modified Shocks
强烈的天体物理冲击，扩散加速的宇宙线（CR）应该发展CR前兆。这种前体$L_{p}$的长度被认为是由CR平均自由程$λ$与冲击速度的比率来设定的，即，$L_{p}\sim cλ/V_{sh}\sim cr_{g}/V_{sh}$，形式上独立于CR压力$P_{c}$。然而，超新星遗迹激波的X射线观测表明，前兆尺度可能比$L_{p}$短得多，这将对上述估计提出质疑，除非磁场被强烈放大，并且回旋半径$r_{g}$在短（未解决的）空间尺度上被强烈减小。我们认为，虽然CR压力建立在前面的冲击，加速进入一个强烈的非线性阶段，其中的声学不稳定性，由CR压力梯度驱动，占主导地位的其他不稳定性（至少在低$β$等离子体的情况下）。在这种状态下，前体变陡成强非线性波前，其尺寸与\emph{the CR pressure}成比例，为$L_{f}\sim L_{p}\cdot(L_{s}/L_{p})^{2}(P_{c}/P_{g})^{2}$，其中$L_{s}$是发展的声学湍流的比例，并且$P_{c}/P_{g}$是CR与气体压力的比率。由于$L_{s}\ll L_{p}$，即使在由CR通过声学和（也可能）由CR驱动的其他不稳定性进行的中等气体加热的情况下，前体结垢减少也可能是强的。
2010-07-18 astro-ph.HE nlin.PS
Spatio-temporal evolution of the nonresonant instability in shock precursors of young supernova remnants
一个非共振的宇宙射线电流驱动的不稳定性可能在年轻超新星遗迹的冲击前体中起作用，并负责磁场放大，等离子体加热和湍流。早期的模拟证明了磁场放大，在动力学研究中，宇宙射线和热等离子体之间的相对漂移减少被观察到作为逆反应。然而，所有已发表的模拟使用周期性的边界条件，不考虑减速流的质量守恒，只允许时间的发展进行研究。在这里，我们报告的结果完全动力学粒子在细胞模拟与开放的边界，允许流入的等离子体的一侧的模拟框和流出的另一端，从而允许调查的时间和空间发展的不稳定性。磁场放大的收益与周期性边界的研究，并在这里观察到的第一次，相对漂移的减少导致形成的冲击状的压缩结构，在其中一部分的等离子体离子被反射。由非共振不稳定性产生的湍流电场非弹性地散射宇宙射线，改变和各向异性它们的能量分布。空间CR散射与玻姆扩散兼容。电磁湍流导致显着的非绝热加热的背景等离子体保持离子和电子之间的体积均分。最高温度在大振幅静电场处达到。离子光谱显示超热尾在湍流电场随机散射造成的。总之，等离子体流中的这些修改将影响那里的冲击和粒子加速的特性。
2017-05-11 astro-ph.HE
The Role of Superluminal Electromagnetic Waves in Pulsar Wind Termination Shocks
采用一维相对论双流体模拟方法，研究了坡印廷通量主导的相对论流动中驻波激波阵面的动力学行为。上游流包含一个圆偏振，正弦磁剪切波被认为是模仿波驱动的倾斜旋转脉冲星。当波的激波帧频超过等离子体固有频率时，波与激波相互作用，转换成具有超光速相速的大振幅电磁波。超光速波在上游传播，大大改变了激波结构，并在亚激波前形成了一个发育良好的前兆区。坡印廷通量的耗散发生在前体以及在下游区域通过参数不稳定性驱动的超光速波。下游区域中剩余的坡印廷通量完全由超光速波携带。因此，下游的等离子体基本上是未磁化的，相对论性的热等离子体，具有非相对论性的流速，正如脉冲星风星云的观测所表明的那样。
2013-05-13 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetic field amplification in nonlinear diffusive shock acceleration including resonant and non-resonant cosmic-ray driven instabilities
我们提出了一个有效的扩散冲击加速（DSA）的非线性蒙特卡罗模型，负责粒子扩散的磁湍流计算自洽从共振宇宙射线（CR）流不稳定性，以及非共振短波长和长波长CR电流驱动的不稳定性。我们包括反压力从CRs相互作用的强烈放大的磁湍流，减速和加热的超alfvenic流在扩展的冲击前兆。独特的是，在我们的平面平行，稳态，多尺度模型，全范围的粒子，从热（~eV）注入在粘性亚激波，逃逸的最高能量CR（~PeV）从冲击前兆，计算一致的冲击结构，前驱体加热，磁场放大（MFA），散射中心漂移相对于背景等离子体。此外，我们展示了湍流级联到较短波长如何影响总冲击压缩，下游质子温度，磁波动谱和加速粒子谱。一个参数调查包括在那里我们改变冲击参数，磁湍流产生的模式，和湍流级联。从我们的调查结果中，我们得到的最大粒子动量和放大磁场的冲击速度，环境密度和冲击大小的函数的标度关系。
2014-05-31 astro-ph.HE
Global Kinetic Simulations of Monster Shocks and Their Emission
研究通过全球粒子-网格模拟，揭示快速磁声波在中子星磁层中非线性陡峭化过程，发现其可产生GHz辐射并再现FRB观测特征。
2025-12-04 astro-ph.HE
Fundamental, Harmonic, and Third-harmonic Plasma Emission from Beam-plasma Instabilities: A First-principles Precursor for Astrophysical Radio Bursts
本研究通过大规模第一性原理模拟束流-等离子体不稳定性，明确了产生基频、谐波及三次谐波等离子体辐射的参数阈值与能量转化率，发现辐射与离子-电子温度比无关，为天体物理射电暴的辐射机制提供了决定性数值验证。
2024-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Flat Spectra of Energetic Particles in Interplanetary Shock Precursors
针对行星际激波上游粒子通量平台与线性DSA理论不符的问题，研究引入通量依赖的非线性扩散和非共振短尺度磁扰动，解释了平坦能谱的形成。
2024-01-14 astro-ph.HE
