Effects of Neutral Hydrogen on Cosmic Ray Precursors in Supernova Remnant Shock Waves
许多快超新星遗迹激波的光谱都是以巴耳末线为主。的H $α$配置文件有一个狭窄的组成部分解释的直接激发和热多普勒加宽的组成部分，由于原子进行电荷交换后的冲击区。然而，标准模型并没有考虑宇宙射线激波的前兆，它在激波之前压缩和加速等离子体。在具有足够高密度的强前体中，电荷交换、激发和电离过程将影响窄线和宽线分量的宽度。此外，中性粒子和前体等离子体之间的速度差由于前体中的电荷交换和电离而引起摩擦加热。在极端的情况下，所有的中性粒子都可以被前体电离。在本文中，我们计算的离子和电子加热的冲击参数范围很广，随着到达冲击的中性粒子的速度分布。我们的计算预测非常大的窄组件宽度的一些冲击与有效的加速，随着变化的宽窄强度比作为诊断的电子-离子温度比。因此，巴耳末线可以提供对前体性质的独特诊断。我们表明，加热中性的前体可以解释所观察到的H $α$窄组件的宽度，和迄今为止观察到的最巴耳末线冲击的加速效率是适度的。
2011-03-16 astro-ph.HE
The elusive synchrotron precursor of collisionless shocks
大部分的等离子体微物理学，塑造粒子在无碰撞冲击波的加速过程发生在宇宙射线的先驱，通过加速粒子与未冲击等离子体的相互作用。直接或间接地探测到这种前体中加速粒子的同步辐射，将为加速和无碰撞冲击波的微观物理学打开一扇新的窗户。我们提供了分析估计的光谱和偏振分数的同步前体的相对论和非相对论无碰撞冲击波阵面，占自我生成或放大的磁湍流。在相对论源中，前体的光谱比冲击等离子体的光谱更硬，因为上游停留时间随着粒子能量增加而增加，导致前体体积中加速粒子的有效硬光谱。在高频率下，通常在光学到X射线的范围内，前体的贡献变得相当大，但我们发现，在大多数研究情况下，它仍然主要由同步加速器或逆康普顿贡献的冲击等离子体;其贡献可能是检测到的，只有在trans-relativistic冲击波。非相对论源通过观察冲击波前沿提供了对前兆进行光谱成像的可能性。我们计算了各种参数的光谱形态贡献。同步加速器的贡献在最高频率（X射线范围）也相当大。如果湍流在激波阵面的横向平面上纠缠在一起，那么所产生的同步辐射应该是接近最大线性偏振的;偏振测量因此成为揭示这种前兆的一种有趣的工具。[摘要]
2017-02-16 astro-ph.HE
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
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
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
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
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
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
Dispersion and thermal effects on electromagnetic instabilities in the precursor of relativistic shocks
费米加速可以有效地发展在相对论性无碰撞冲击波提供上游（未受冲击）等离子体是弱磁化。在低磁化下，冲击前兆的大尺寸确实为电磁微不稳定性的增长提供了足够的时间，并且这种微不稳定性产生小尺度湍流，这又提供了所需的散射。本论文扩展了我们以前的分析，这些微观不稳定性的发展，占有限的角度分散束的反射和加速粒子，并占预期的加热的上游电子在冲击前兆。我们发现，只要上游等离子体的电子保持冷态，斜向双流不稳定性可以在激波洛伦兹因子gamma_{sh} ~10的范围内工作，而在此范围内，偏转不稳定性被强烈抑制;然而，当电子被加热到相对论温度时，情况变得相反，双流不稳定性被抑制，而双折射模式变得有效，即使在冲击洛伦兹因子的中等值下。这些不稳定性的峰值波长从惯性电子尺度向质子惯性尺度迁移，因为背景电子在冲击前兆的交叉过程中逐渐被加热。我们还讨论了冲击上游电流驱动的不稳定性的作用。特别是，我们表明，返回/加速粒子通过其在背景磁场中的旋转产生横向电流。我们发现，在背景等离子体中的补偿电流可以导致布尼曼不稳定性，提供了一个有效的电子加热源。[摘要]
2011-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
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
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
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
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
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
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}$角的范围内发射，以便它们能够超过激波。我们的研究结果可以提供物理接地输入FRB发射模型的基础上脉泽发射相对论…
2020-06-04 astro-ph.HE
On electromagnetic instabilities at ultra-relativistic shock waves
本文讨论了相对论激波前兆通过微观不稳定性产生磁场的问题。上游等离子体的磁化水平是一个关键参数，特别是因为冲击前兆的长度尺度受到背景磁场中加速粒子的拉莫尔旋转和冲击波速度的限制。本文详细讨论和计算了由加速粒子和反射粒子布居所引起的下列束等离子体不稳定性的增长率：对于非磁化激波，韦伯不稳定性和折射不稳定性，以及切伦科夫共振纵模和斜模;对于磁化激波，具有纵向静电模的韦伯不稳定性和共振切伦科夫不稳定性，以及阿尔芬不稳定性，耳语和非凡模式。所有这些不稳定性都是在上游产生的，然后它们被传递到下游。由切伦科夫共振不稳定性激发的模式对于下游介质的磁化具有特别重要的意义，因为作为等离子体本征模式，它们具有比韦伯模式更长的寿命。我们讨论的主要限制波的增长与长度的前体和上游介质的磁化倾斜和平行的冲击波。我们还刻画了获得费米加速的适当条件。我们恢复了最近的粒子模拟的一些结果，并得出结论与天体物理的情况下，特别是脉冲星风和伽马射线暴外部冲击波的一些应用。（节录）
2009-09-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Physics of relativistic collisionless shocks: III The suprathermal particles
在这一系列的第三篇论文中，我们讨论了非磁化的相对论无碰撞对激波的前体中加速粒子的总体物理。特别地，我们提供了它们在自生电磁湍流中的散射长度$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}$为背景等离子体在前兆外的渐近值。我们比较这种散射长度的大规模PIC模拟，并找到良好的协议的各种依赖关系。
2019-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shock breakout driven by the remnant of a neutron star binary merger: An X-ray precursor of mergernova emission
一颗旋转速度极快的超大质量中子星（NS）可以从NS-NS双星的合并中幸存下来。这是高度磁化的残余NS的自旋下降将为各向同性合并喷出物提供动力，以产生紫外/光学波段的明亮的合并新星发射。在合并新星之前，NS风和喷出物之间的早期相互作用可以驱动前向激波向外传播到喷出物中。结果，大量的热量可以在激波阵面后面积累，这些热量的最终逃逸可以产生激波爆发发射。我们用半解析模型描述了这种冲击的动力学和热辐射。研究发现，在软X射线中，由于以合并新星发射为先导，在合并后几小时内出现了亮度为$\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
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
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
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 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
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
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
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
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
Return Currents in Collisionless Shocks
本文通过粒子网格模拟研究无碰撞激波上游返回电流的中和机制，发现远上游、前兆区和激波脚区分别由静电模式、电磁流不稳定性和双流不稳定性主导，并指出激波脚区不稳定性可使电子热速度接近反射质子漂移速度，对磁场放大和电子注入加速有重要意义。
2023-12-20 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
Physics Department；McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University in St.\ Louis
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
A fast current-driven instability in relativistic collisionless shocks
我们在这里报告的快速电流驱动的不稳定性在相对论性无碰撞冲击，引发的超热粒子携带的垂直电流，因为他们周围的背景磁场在冲击前兆回旋。我们表明，这种不稳定性的增长速度比任何其他不稳定性研究到目前为止，在这种情况下，我们认为，它很可能塑造物理的冲击和粒子加速在一个广泛的参数范围。
2014-05-29 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
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
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
Spectra of magnetic fluctuations and relativistic particles produced by a nonresonant wave instability in supernova remnant shocks
我们在年轻的超新星遗迹与有效的粒子加速模型强向前冲击的非共振不稳定性驱动的宇宙射线电流放大的冲击前体中的磁湍流。粒子注入，磁场放大（MFA）和非线性反馈的粒子和场的整体流推导一致。激波的结构主要取决于湍流级联的效率。如果级联被抑制，MFA是强的，激波前兆是分层的，湍流谱包含几个离散的峰。这些峰值，以及MFA的量，应该会影响同步加速器X射线，允许级联和其他假设的非共振波增长的非线性模型固有的观测测试。
2009-08-18 astro-ph.HE
Spatial structure of X-ray filaments in SN 1006
非线性扩散激波加速理论（NLDSA）预测了激波上游前兆的形成，在那里加速的粒子扩散并通过流动不稳定性引起磁场放大。在SN 1006东北区域（G329.6+14.6）的{ \it Chandra}观测中，X射线中没有探测到这种前体，这导致对加速电子在这种前体中扩散产生的X射线发射施加了上限，发射率水平低于下游区域发射的1.5%（Long等人，2003年）。这已被用来作为反对费米加速在这个冲击的论据。在这里，我们计算的频谱和空间分布的加速粒子在SN 1006和钱德拉的结果（包括最近的数据）是在完美的NLDSA的预测，建议有效的粒子加速和磁场放大上游的冲击的一个因素~10。
2010-03-10 astro-ph.HE
Two-stream-like instability in dilute hot relativistic beams and astrophysical relativistic shocks
相对论无碰撞激波被认为是有效的粒子加速器。非线性结果的相互作用的加速粒子的前面运行的冲击，所谓的“前体”，与未扰动的等离子体的冲击上游，被认为是促进这些粒子的额外加速，并可能修改的流体动力学结构的冲击。本文研究了在非磁化和弱磁化等离子体中传播的相对论激波中，激波上游相互作用中出现的动力学模的线性增长：静电双流平行模和静电斜模。这些模式是特别感兴趣的，因为它们是这种类型的系统中已知的增长最快的模式。使用一个简化的分布函数的稀释超相对论性光束，相对论热在自己的休息框架，但有动量，窄准直在冷上游等离子体的框架，它传播到，我们确定了最快的增长模式在整个$k$空间，并计算其增长率。我们考虑所有类型的等离子体（对和离子电子）和光束（带电和电荷中性）。我们发现，不稳定的静电模式存在于任何类型的等离子体和任何冲击参数。我们进一步发现，两个模式，一个平行（PDMATHAMN）和另一个倾斜（$k_\perp \sim k_\|$），是竞争优势和任何一个可能主导的增长率在不同区域的相空间。主导模式主要由上游坐标系中加速粒子动量的垂直分布决定，它反映了激波的洛伦兹因子。平行模式在具有较低洛伦兹因子的冲击中变得更占主导地位（即，具有较大的动量扩散）。我们简要地讨论了我们的结果可能的影响，在伽马射线暴源的外部冲击。
2011-04-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Shock Cooling and Possible Precursor Emission in the Early Light Curve of the Type II SN 2023ixf
本研究分析II型超新星SN 2023ixf的早期光变曲线，通过激波冷却模型估算前身星半径，发现爆炸首日光度异常，提出该超额辐射可能源于激波在前身星系统中传播的持续辐射。
2023-08-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of Leakage Neutral Particles on Shocks
本文研究了中性粒子对激波在部分电离介质中传播的影响。我们发现，在120 km/s < u_{sh} < 3000 km/s（u_{sh}是激波速度）时，大约有10%的上游中性粒子从下游区泄漏到上游区。此外，我们还研究了泄漏中性粒子对激波上游结构和粒子加速度的影响。使用四种流体近似（上游离子，上游中性粒子，泄漏中性粒子和拾取离子），我们提供了由于泄漏中性粒子的前体结构的解析解。结果表明，上游流动在前驱区减速，激波压缩比没有泄漏中性粒子时变小，但总压缩比没有变化。即使中性粒子的泄漏很小（占上游粒子总数的几分之一），这种较小的激波压缩比也可以解释年轻超新星遗迹的陡峭伽马射线谱。此外，泄漏的中性粒子可以放大磁场并加热上游区域。
2012-09-05 astro-ph.HE
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
Origin of intense electron heating in relativistic blast waves
伽马射线暴余辉发射的模拟证明了在非磁化电子-离子等离子体中传播的韦伯介导的相对论无碰撞冲击波的前体中的强电子加热。在这封信中，我们提出了一个理论模型，它描述了电子加热通过一个类似焦耳的过程所造成的俯仰角散射在减速，自感微湍流和相干电荷分离场引起的电子和离子之间的惯性差异。这种电场在电子-离子冲击前体中的出现被大规模粒子模拟（PIC）所证实。使用Monte Carlo-Poisson方法集成模型，我们将主要观测值与PIC模拟进行比较，得出结论，上述机制确实可以解释大部分电子加热。
2022-04-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Towards understanding the physics of collisionless relativistic shocks
相对论性天体物理学无碰撞激波是相对论性外流巨大能量的主要耗散媒介，这些能量是由吸积黑洞、核坍缩超新星和其他天体产生的，并转化为多信使辐射（宇宙射线、中微子、电磁辐射）。本文提供了一个理论上的讨论，这些极端现象的基本物理成分。在弱磁化冲击的背景下，特别是，它示出了如何的recructiontype不稳定性，这对占主导地位的或电子-离子冲击的前体中发展，提供种子的散射的高能量粒子以及预热和减慢传入的前体等离子体的代理。这一分析讨论完成了一个介观的，非线性模型的粒子加速相对论冲击的基础上蒙特卡罗技术。该蒙特卡罗模型使用粒子散射的半唯象描述，使其能够计算加速粒子在激波结构上的长度和动量尺度上的反向反应，这些尺度目前超出了微观粒子单元（PIC）模拟的范围。
2017-05-16 astro-ph.HE
A Study of the Early-stage Evolution of Relativistic Electron-Ion Shock using 3D PIC Simulations
我们报告的结果进行了三维粒子在细胞（PIC）模拟研究的冲击形成时，非磁化的相对论性喷流与周围的电子-离子等离子体相互作用的早期演变。在环境坐标系中观察到与相互作用有关的全激波结构。当在射流方向上采用开放边界时，前向冲击被看作是由静电冲击与双层相结合组成的混合结构，而反向冲击被看作是双层。环境离子在前向激波中表现出两个明显的特征：一个是从前体区进入激波区的离子数，另一个是从激波区进入前体区的加速离子数。这种行为是静电冲击和双电层结合的特征。喷射电子被认为是静电捕获之间的正向和反向冲击结构，显示在相空间图中的环状分布，而周围的电子热化，并成为基本上各向同性的冲击区域。在相当短的时间尺度内，在正激波过渡层和反激波过渡层，磁能密度都增长到喷流动能密度的几个百分点。在这个时间尺度上，我们看到喷射离子的扰动很小。
2014-07-17 astro-ph.HE
