38、磁化等离子体中的相空间调制：弱相对论双流不稳定性研究

磁化等离子体中的相空间调制：弱相对论双流不稳定性研究

在天体物理环境中，如微类星体、活动星系核、类星体和伽马射线暴等，存在着相对论性等离子体流。这暗示着必定有高效的粒子加速机制在起作用。例如，微类星体的瞬态喷流能达到几倍的洛伦兹因子，活动星系核的准直喷流的洛伦兹因子可达 10 - 100，伽马射线暴喷流的洛伦兹因子可能达到 100 - 1000。由于无法像在太阳系等离子体中那样对这些遥远环境进行原位卫星实验测量，我们只能从有限的观测数据中推断其背后的机制。

微类星体、活动星系核以及可能的长伽马射线暴，它们的关键相似之处在于都存在或形成了一个被吸积盘环绕的致密天体（黑洞或中子星），并且有与吸积盘相耦合的喷流。吸积盘由向致密天体加速运动的物质形成，但物质的角动量使其无法直接落入致密天体。吸积盘中的热过程使得角动量能够在盘内传输，而质量吸积所涉及的能量表明，这些热过程可能是喷流、电磁辐射和宇宙射线粒子的来源。

吸积盘动力学中的集体机制本质上是多尺度的，从全局的热粘性不稳定性到由带电粒子束耗散驱动的小尺度动力学不稳定性都有涉及。带电粒子束在太阳系等离子体的卫星观测和实验室等离子体实验中都有发现，它们可能源于吸积盘内部的激波或磁场重联事件。宏观不稳定性可以用流体动力学或磁流体动力学模型来理解，而带电粒子束的能量耗散本质上是动力学的。

我们的研究基于粒子 - 单元（PIC）模拟，旨在研究与天体物理等离子体环境相关的相对论性粒子束的热化过程。具体来说，我们评估束流热化在产生相对论性流、高能粒子以及在动力学近似和有限代码分辨率范围内产生电磁辐射方面的效率。本研究重点关注双流（布内曼）不稳定性与不与束流流动方向对齐的弱磁场的组合。

这种不稳定性会产生准静电上混合波，这些波通过在波势