Universal behaviour of shock precursors in the presence of efficient cosmic ray acceleration
Universal behaviour of shock precursors in the presence of efficient cosmic ray acceleration
复制标题
存在有效宇宙射线加速时激波前兆的普遍行为
DOI：
10.1093/mnras/stt100
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发表时间：
2013
影响因子：
4.8
通讯作者：
Reville B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Reville B
研究了宇宙线压控等离子体中高能粒子与自生磁流体波的自洽相互作用。使用三维混合磁流体动力学（MHD）动力学代码，它利用了球谐展开的弗拉索夫-福克-普朗克方程，高分辨率的模拟磁场的增长，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，磁场变得高度混乱，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，玻姆扩散的根均方场推断，从观察可能提供一个现实的估计最大能量加速的时间尺度在年轻的超新星遗迹。虽然无序，磁场是不自相似的，这表明在前体中的高能粒子传输的非均匀的能量依赖行为。讨论了宇宙线驱动磁场放大的可能间接辐射特征。
The self-consistent interaction between energetic particles and self-generated hydromagnetic waves in a cosmic ray pressure dominated plasma is considered. Using a three-dimensional hybrid magnetohydrodynamics (MHD)–kinetic code, which utilizes a spherical harmonic expansion of the Vlasov–Fokker–Planck equation, high-resolution simulations of the magnetic field growth including feedback on the cosmic rays are carried out. It is found that for shocks with high cosmic ray acceleration efficiency, the magnetic fields become highly disorganized, resulting in near isotropic diffusion, independent of the initial orientation of the ambient magnetic field. The possibility of sub-Bohm diffusion is demonstrated for parallel shocks, while the diffusion coefficient approaches the Bohm limit from below for oblique shocks. This universal behaviour suggests that Bohm diffusion in the root-mean-squared field inferred from observation may provide a realistic estimate for the maximum energy acceleration time-scale in young supernova remnants. Although disordered, the magnetic field is not self-similar suggesting a non-uniform energy-dependent behaviour of the energetic particle transport in the precursor. Possible indirect radiative signatures of cosmic ray driven magnetic field amplification are discussed.
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A. Bell