主要的无碰撞震荡是宇宙中普遍存在的结构，普遍认为是粒子被加速到相对论能量的主要场所，为宇宙射线群体作出贡献 1，2，3，11。主导机制，扩散震荡加速 (DSA)，描述了粒子如何通过反复穿越震荡前沿来获得能量。然而，一个长期存在的挑战，被称为“注入问题”，是 DSA 仅对那些足够有能量以超越震荡的粒子有效，这一过程取决于震荡的倾斜度和强度，在所有情况下并没有完全被理解 12，13，14。一个有希望的解决方案存在于前震的动态环境中（在天体物理学界称为“前游”（precursor）） 15，16，这形成在倾斜或准平行几何下震荡的上游区域，其中震荡法向和环境磁场之间的角度，θ B n ≲ 45°。在这个区域内，被称为前震瞬态的大规模结构可以有效加速低能超热粒子到相对论速度。最近在地球的弓波震荡上的观察表明，这些瞬态可以通过强化震荡加速、投影角散射和几何捕获的强大协同作用，将电子加速到大约 1 MeV 4，5，17，18，19。得到的粒子谱已经被证明很好地符合一个 E −1.5 的幂律，这归因于在强震荡下经历 DSA 的非相对论粒子，突显出这一机制的有效性并使准平行震荡成为卓越的粒子加速器 2，8，13，20，21。至关重要的是，这些瞬态（在日辉物理学界被称为热流异常 (HFAs)、前震气泡和自发 HFAs (SHFAs) 等）是无碰撞震荡的基本属性，这些属性在不同的等离子体环境中形成，同时与宿主系统及其前流和前震的性质相关 22，23。这些瞬态过程的普遍性通过我们太阳系的观察得到了证实，已在水星 24、金星 25、火星 25、26、27、地球 4、5、17、18、19、木星 28 和土星 29 等地识别出了前震瞬态。研究表明，这些瞬态的物理尺度与主要行星弓波震荡的大小直接相关 28。应用一个等同于 Hillas 限制 3 的原则，该原则将加速器的大小与粒子的最大能量连接在一起，这一缩放暗示了震荡系统的全球大小与其能产生的最大粒子能量之间的潜在联系 5，一个假设得到了动能模拟的进一步支持，这些模拟在不同参数下持续再现了这些结构 22，30，31。在这项工作中，我们提供了木星弓波震荡上游相对论（>1 MeV）电子的直接证据，将它们的加速与前震瞬态明确联系起来。我们证明观察到的能量与连接系统大小（S）到前震瞬态中的加速区域（L）再到上限能量（E max）的缩放规律的预测是一致的。通过使用多行星数据验证这一缩放，我们将分析扩展到天体物理对象，包括原恒星喷流和超新星残骸。这个框架通过太阳系中的行星实例弥合了日辉物理学和天体物理学之间的观察差距，提供了一个基于震荡系统大小及其上游介质来估算最大粒子能量的经验模型。该模型可以为宇宙射线光谱的形成提供关键见解。 木星弓波震荡中的相对论电子 2023年10月1日，UTC时间18:05，NASA的朱诺探测器 32 在其朝向木星的轨道上，穿越木星的弓波震荡。穿越发生在大约[+12.9，+60.5，−59.3]木星半径 (R J ≈ 71,500 km) 的位置，以木星太阳轨道（JSO）坐标系为准。在此之前，朱诺探测了木星的上游区域，获得了从本地太阳风和前震环境的观察。这些观察的概述如图1所示，时间为08:00到20:00 UTC。在大约11:00到13:00 UTC的时间间隔内，数据展示了一系列与离子密度和磁场变化相关的局部扰动，以及高能电子的存在。这一活动似乎由两个明显不同的前震瞬态事件组成，相隔约1小时：第一个结构是一个不太成熟的小规模瞬态，而第二个则是一个较大的事件，在图1中显示的所有属性上都有更明显的特征。 图1：木星前震瞬态和弓波震荡穿越的原位观察。此图的替代文本可能是使用人工智能生成的。全图像大小