[論文レビュー] Fermi Energization in Magnetized Astrophysical Flows

Eric G. Blackman|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 1997

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、プラズマが1温度、磁場支配状態にない限り、磁化渦動流におけるフェルミ加速が電子よりもプロトンを優先的に加速することを示している。このプロトン優位のメカニズムは、低放射効率を要する低輝度天体を説明するために必要な二温度の拡散支配降着流（ADAF）モデルを支持しており、実際のブラックホールの存在を裏付ける観測的証拠を強化する。

ABSTRACT

It is shown that Fermi energization in magnetized turbulent flows favors protons rather than electrons unless the flows are in a one-temperature magnetically dominated regime. This is fortunate for two-temperature advection dominated accretion flow (ADAF) models which explain low luminosity stellar and galactic accreting sources and anchor observational support for black holes in nature. To ensure low radiative efficiencies, ADAFs require that particle energization processes strongly favor protons. The electron favored regime is relevant for solar flares and some accretion disk-corona models.

研究の動機と目的

• 磁化渦動天体物理的流れにおける粒子加速メカニズムを調査すること。
• フェルミ加速がプロトンと電子のどちらを優先的に加速するかの条件を特定すること。
• 低輝度源の二温度拡散支配降着流（ADAF）モデルへの影響を評価すること。
• ブラックホール降着および観測的証拠に向けたプロトン優位加速の関連性を評価すること。

提案手法

• 運動論的理論と磁場フラクチュエーションを用いた磁化渦動プラズマ流れにおけるフェルミ加速の分析。
• さまざまなプラズマ状態下でのプロトンおよび電子の加速レートのモデル化。
• 二温度状態と1温度状態の磁場支配状態における加速効率の比較。
• 特にADAFを含む降着流モデルへの応用により、放射効率制約の評価。
• 磁場乱流と確率的加速を用いて、天体環境におけるフェルミ過程のシミュレーション。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁化渦動流におけるフェルミ加速は、通常の天体物理的条件下で、プロトンと電子のどちらを優先的に加速するか？
• RQ2 どのようなプラズマ条件下でプロトン優位の状態が崩壊するか？
• RQ3 プロトン優位の加速は、なぜADAFモデルにおける低放射効率を支持するのか？
• RQ4 電子優位の状態は、太陽フレアおよびディスク・コロナモデルにおいてどのような意味を持つのか？

主な発見

• 通常の天体物理的条件下では、磁化渦動流におけるフェルミ加速は、電子よりも強くプロトンを優先的に加速する。
• プロトン優位の状態は、1温度、磁場支配状態のプラズマにおいてのみ崩壊する。
• このプロトン優位性は、低輝度降着源を説明するために低放射効率を要する二温度ADAFモデルを支持する。
• 電子優位の状態は、太陽フレアおよび特定の降着ディスク・コロナモデルに関連しており、状況依存の加速行動を示している。