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Feasibility of Ion-cyclotron Resonant Heating in the Solar Wind
Indexado
WoS WOS:000552312100001
Scopus SCOPUS_ID:85094192782
DOI 10.3847/2041-8213/ABA0AE
Año 2020
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Wave-particle interactions are believed to be one of the most important kinetic processes regulating the heating and acceleration of solar wind plasma. One possible explanation for the observed preferential heating of alpha (He+2) ions relies on a process similar to a second-order Fermi acceleration mechanism. In this model, heavy ions are able to resonate with multiple counter-propagating ion-cyclotron waves, while protons can encounter only single resonances, resulting in the subsequent preferential energization of minor ions. In this work, we address and test this idea by calculating the number of plasma particles that are resonating with ion-cyclotron waves propagating parallel and antiparallel to an ambient magnetic field B-0 in a proton/alpha plasma with cold electrons. Resonances are calculated through the proper kinetic multispecies dispersion relation of Alfven waves. We show that 100% of the alpha population can resonate with counter-propagating waves below a threshold vertical bar Delta U-alpha p/nu(A)vertical bar < U-0 + a(beta(p) + beta(0))(b) in the differential streaming between protons and He+2 ions, where U-0 = -0.532, a = 1.211, beta(0) = 0.0275, and b = 0.348 for isotropic ions. This threshold seems to match with constraints of the observed Delta U-alpha p in the solar wind for low values of the plasma beta (beta(p)). Finally, it is also shown that this process is limited by the growth of plasma kinetic instabilities, a constraint that could explain alpha-to-proton temperature ratio observations in the solar wind at 1 au.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Astronomy & Astrophysics
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 NAVARRO-MALDONADO, ROBERTO ELIAS Hombre Universidad de Concepción - Chile
2 MUNOZ-GALVEZ, VICTOR HUGO Hombre Universidad de Chile - Chile
3 Valdivia, Juan Alejandro Hombre Universidad de Chile - Chile
4 MOYA-FUENTES, PABLO SEBASTIAN Hombre Universidad de Chile - Chile
Katholieke Univ Leuven - Bélgica
Departement Wiskunde - Bélgica

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Origen de Citas Identificadas



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Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 25.0 %
Citas No-identificadas: 75.0 %

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Citas identificadas: Las citas provienen de documentos incluidos en la base de datos de DATACIENCIA

Citas Identificadas: 25.0 %
Citas No-identificadas: 75.0 %

Financiamiento



Fuente
CONICYT-PAI
ANID, Chile, through FONDECyT
KU Leuven through the BOF Network Fellowship

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Agradecimientos



Agradecimiento
We are grateful for the support of ANID, Chile, through FONDECyT grants No. 11180947 (R.E.N.), No. 1201967 (V. M.), No. 1190703 (J.A.V.), and No. 1191351 (P.S.M). R.E.N. is also thankful for the support of CONICyT-PAI No. 79170095, and P.S.M is thankful for the support of KU Leuven through the BOF Network Fellowship NF/19/001.

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