천문·천체물리
전자-양전자-이온 상대론적 자기재연결의 에너지 분배 이론 제시
상대론적 자기 재연결에서 소산된 에너지가 전자·양전자·이온 사이에 어떻게 나뉘는지를 설명하는 해석 이론이 제시되고, 쌍생성 우세 플라즈마부터 전자-이온 조성까지 아우르는 입자-셀(PIC) 시뮬레이션으로 검증됐다. 입자당 이용 가능한 자기에너지를 $\sigma^*$(단위 $m_ec^2$), 질량비를 $\mu=m_i/m_e$로 쓸 때 평균 렙톤 에너지는 $\sigma^*$에 비례하지만, 이온이 전기장 우세 영역에서 비상대론적으로 탈출할 경우 평균 이온 에너지는 $\mu^{1/3}(\sigma^*)^{2/3}$로 스케일되며 탈출이 초상대론적일 때는 렙톤 에너지에 근접한다. 연구진은 이온이 차지하는 소산 에너지 비중이 통상 가정되는 이온-렙톤 등분배보다 훨씬 낮을 수 있으며, 이는 재연결로 구동되는 천체에서 하드론 및 중성미자 방출에 쓸 수 있는 에너지를 줄인다고 설명했다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)