We present simulations of magnetized astrophysical shocks taking into account the interplay between the thermal plasma of the shock and supra-thermal particles. Such interaction is depicted by combining a grid-based magneto-hydrodynamics description of the thermal fluid with particle-in-cell techniques devoted to the dynamics of supra-thermal particles. This approach, which incorporates the use of adaptive mesh refinement features, is potentially a key to simulate astrophysical systems on spatial scales that are beyond the reach of pure particle-in-cell simulations. We consider non-relativistic super-Alfénic shocks with various magnetic field obliquity. We recover all the features from previous studies when the magnetic field is parallel to the normal to the shock. In contrast with previous particle-in-cell and hybrid simulations, we find that particle acceleration and magnetic field amplification also occur when the magnetic field is oblique to the normal to the shock but on larger timescales than in the parallel case. We show that in our oblique shock simulations the streaming of supra-thermal particles induces a corrugation of the shock front. Such oscillations of both the shock front and the magnetic field then locally helps the particles to enter the upstream region and to initiate a non-resonant streaming instability and finally to induce diffuse particle acceleration.
我々は、衝撃波の熱プラズマと超熱粒子の間の相互作用を考慮した、磁化された天体物理衝撃波のシミュレーションを提示する。このような相互作用は、熱流体の磁気流体力学に基づく記述と、超熱粒子のダイナミクスに特化した粒子インセル法を組み合わせることで表現される。この手法は、適応メッシュ細分化機能を組み込んでおり、純粋な粒子インセル法シミュレーションでは到達不可能な空間スケールで天体物理システムをシミュレートするための鍵となる可能性がある。我々は、様々な磁場傾斜角を持つ非相対論的スーパー・アルフヴェン衝撃波を考察する。磁場が衝撃波面の法線と平行な場合、我々は先行研究のすべての特徴を再現する。先行研究の粒子インセル法およびハイブリッドシミュレーションとは対照的に、我々は、磁場が衝撃波面の法線に対して斜めの場合にも、粒子加速と磁場増幅が発生することを見出すが、その時間スケールは平行の場合よりも長い。我々の斜め衝撃波シミュレーションでは、超熱粒子の流れが衝撃波面の起伏（コルゲーション）を誘発することを示す。このような衝撃波面と磁場の両方の振動は、その後、局所的に粒子が上流領域へ進入するのを助け、非共鳴ストリーミング不安定性を開始させ、最終的に拡散的粒子加速を誘発する。