We present a kinetic stability analysis of the solar wind electron distribution function consisting of the Maxwellian core and the magnetic-field aligned strahl, a superthermal electron beam propagating away from the sun. We use an electron strahl distribution function obtained as a solution of a weakly collisional drift-kinetic equation, representative of a strahl affected by Coulomb collisions but unadulterated by possible broadening from turbulence. This distribution function is essentially non-Maxwellian and varies with the heliospheric distance. The stability analysis is performed with the Vlasov–Maxwell linear solver leopard. We find that depending on the heliospheric distance, the core-strahl electron distribution becomes unstable with respect to sunward-propagating kinetic-Alfvén, magnetosonic, and whistler modes, in a broad range of propagation angles. The wavenumbers of the unstable modes are close to the ion inertial scales, and the radial distances at which the instabilities first appear are on the order of 1 au. However, we have not detected any instabilities driven by resonant wave interactions with the superthermal strahl electrons. Instead, the observed instabilities are triggered by a relative drift between the electron and ion cores necessary to maintain zero electric current in the solar wind frame (ion frame). Contrary to strahl distributions modelled by shifted Maxwellians, the electron strahl obtained as a solution of the kinetic equation is stable. Our results are consistent with the previous studies based on a more restricted solution for the electron strahl.

中文翻译：

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太阳风中超热辐射电子的稳定性

我们对太阳风电子分布函数进行了动力学稳定性分析，该函数由麦克斯韦核心和磁场对齐的 strahl（一种远离太阳传播的超热电子束）组成。我们使用作为弱碰撞漂移动力学方程的解获得的电子 strahl 分布函数，代表受库仑碰撞影响但不受湍流可能展宽影响的 strahl。该分布函数本质上是非麦克斯韦分布函数，并随日球层距离而变化。使用 Vlasov-Maxwell 线性求解器豹执行稳定性分析。我们发现，取决于日球层距离，核心-strahl 电子分布相对于向日传播的动力学-Alfvén、磁声波和惠斯勒模式变得不稳定，在广泛的传播角度范围内。不稳定模式的波数接近离子惯性尺度，不稳定性首次出现的径向距离约为1 au。然而，我们还没有检测到由共振波与超热 strahl 电子的相互作用驱动的任何不稳定性。相反，观察到的不稳定性是由在太阳风框架（离子框架）中保持零电流所必需的电子和离子核心之间的相对漂移触发的。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。不稳定模式的波数接近离子惯性尺度，不稳定性首次出现的径向距离约为1 au。然而，我们还没有检测到由共振波与超热 strahl 电子的相互作用驱动的任何不稳定性。相反，观察到的不稳定性是由在太阳风框架（离子框架）中保持零电流所必需的电子和离子核心之间的相对漂移触发的。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。不稳定模式的波数接近离子惯性尺度，不稳定性首次出现的径向距离约为1 au。然而，我们还没有检测到由共振波与超热 strahl 电子的相互作用驱动的任何不稳定性。相反，观察到的不稳定性是由在太阳风框架（离子框架）中保持零电流所必需的电子和离子核心之间的相对漂移触发的。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。我们没有检测到由共振波与超热 strahl 电子相互作用驱动的任何不稳定性。相反，观察到的不稳定性是由在太阳风框架（离子框架）中保持零电流所必需的电子和离子核心之间的相对漂移触发的。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。我们没有检测到由共振波与超热 strahl 电子相互作用驱动的任何不稳定性。相反，观察到的不稳定性是由在太阳风框架（离子框架）中保持零电流所必需的电子和离子核心之间的相对漂移触发的。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。与位移麦克斯韦模型模拟的 strahl 分布相反，作为动力学方程的解获得的电子 strahl 是稳定的。我们的结果与先前基于电子 strahl 更受限制的解决方案的研究一致。