The effect of a parallel velocity shear on the explosive phase of a double current sheet system is investigated within the 2D resistive magnetohydrodynamic framework. We further explore the effect of this shear on acceleration of test particles. The general evolution pattern of the double current sheets is similar for all sub-Alfvénic shears with respect to the initial transient phase, the onset of the plasmoid instability, and the final relaxation phase. We find that the theoretical scaling of the reconnection rate with shear holds if the rate is measured when the islands have a similar size. The larger island widths for lower shears greatly enhance the reconnection rate during the explosive phase. We have further examined the modification of the energy spectrum of the accelerated particles in the presence of a shear. Our results also show that the flow only modifies the high energy tail of the particle spectrum and has negligible effect on the power-law index. Individual particle trajectories help to explore the various mechanisms associated with the acceleration. Based on the location of the particles, the acceleration mechanisms are found to vary. We highlight the importance of the convective electric field in the inflow as well as the outflow region inside large magnetic islands in the acceleration of particles. The interaction and reflection of the particles with the reconnection exhausts inside the large scale primary magnetic islands is found to have a significant effect on the energization of the particles.

1.
T.
Akramov
and
H.
Baty
,
Phys. Plasmas
24
,
082116
(
2017
).
2.
A.
Anastasiadis
,
L.
Vlahos
, and
M. K.
Georgoulis
,
Astrophys. J.
489
,
367
(
1997
).
3.
P.
Antolin
,
P.
Pagano
,
P.
Testa
,
A.
Petralia
, and
F.
Reale
,
Nat. Astron.
5
,
54
(
2020
).
4.
L. A.
Avanov
,
V. N.
Smirnov
,
J. H.
Waite
, Jr.
,
S. A.
Fuselier
, and
O. L.
Vaisberg
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
106
,
29491
, (
2001
).
5.
X.-N.
Bai
,
D.
Caprioli
,
L.
Sironi
, and
A.
Spitkovsky
,
Astrophys. J.
809
,
55
(
2015
).
7.
H.
Baty
,
T. G.
Forbes
, and
E. R.
Priest
,
Phys. Plasmas
16
,
012102
(
2009
).
8.
H.
Baty
,
J.
Petri
, and
S.
Zenitani
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.: Lett.
436
,
L20
(
2013
).
9.
J. W.
Belcher
,
Astrophys. J.
168
,
509
(
1971
).
10.
A.
Bhattacharjee
,
Y.-M.
Huang
,
H.
Yang
, and
B.
Rogers
,
Phys. Plasmas
16
,
112102
(
2009
).
11.
R.
Bingham
and
P. K.
Shukla
, in
Proceedings of the SOHO 15 Coronal Heating
, edited by
R. W.
Walsh
,
J.
Ireland
,
D.
Danesy
, and
B.
Fleck
(
ESA Special Publication
,
2004
), Vol.
575
, p.
180
.
12.
D.
Biskamp
,
Phys. Fluids
29
,
1520
(
1986
).
13.
D.
Biskamp
,
Magnetic Reconnection in Plasmas, Cambridge Monographs on Plasma Physics
(
Cambridge University Press
,
2000
).
14.
P. A.
Cassak
,
Phys. Plasmas
18
,
072106
(
2011
).
15.
P. A.
Cassak
and
A.
Otto
,
Phys. Plasmas
18
,
074501
(
2011
).
16.
Z.
Chang
,
W.
Park
,
E. D.
Fredrickson
,
S. H.
Batha
,
M. G.
Bell
,
R.
Bell
,
R. V.
Budny
,
C. E.
Bush
,
A.
Janos
,
F. M.
Levinton
,
K. M.
McGuire
,
H.
Park
,
S. A.
Sabbagh
,
G. L.
Schmidt
,
S. D.
Scott
,
E. J.
Synakowski
,
H.
Takahashi
,
G.
Taylor
, and
M. C.
Zarnstorff
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
3553
(
1996
).
17.
Q.
Chen
,
A.
Otto
, and
L. C.
Lee
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
102
,
151
, (
1997
).
18.
Y.
Chen
,
G.
Tóth
,
P.
Cassak
,
X.
Jia
,
T. I.
Gombosi
,
J. A.
Slavin
,
S.
Markidis
,
I. B.
Peng
,
V. K.
Jordanova
, and
M. G.
Henderson
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
122
(
10
),
318
, (
2017
).
19.
L.
Comisso
,
M.
Lingam
,
Y.-M.
Huang
, and
A.
Bhattacharjee
,
Astrophys. J.
850
,
142
(
2017
).
20.
N. U.
Crooker
,
G. L.
Siscoe
,
S.
Shodhan
,
D. F.
Webb
,
J. T.
Gosling
, and
E. J.
Smith
,
J. Geophys. Res.
98
,
9371
, (
1993
).
21.
W.
Daughton
,
V.
Roytershteyn
,
H.
Karimabadi
,
L.
Yin
,
B. J.
Albright
,
B.
Bergen
, and
K. J.
Bowers
,
Nat. Phys.
7
,
539
(
2011
).
22.
W.
Daughton
,
J.
Scudder
, and
H.
Karimabadi
,
Phys. Plasmas
13
,
072101
(
2006
).
23.
E. M.
de Gouveia dal Pino
and
A.
Lazarian
,
Astron. Astrophys.
441
,
845
(
2005
).
24.
A.
Dedner
,
F.
Kemm
,
D.
Kröner
,
C. D.
Munz
,
T.
Schnitzer
, and
M.
Wesenberg
,
J. Comput. Phys.
175
,
645
(
2002
).
25.
C. E.
Doss
,
P. A.
Cassak
, and
M.
Swisdak
,
Phys. Plasmas
23
,
082107
(
2016
).
26.
J. F.
Drake
,
P. A.
Cassak
,
M. A.
Shay
,
M.
Swisdak
, and
E.
Quataert
,
Astrophys. J.
700
,
L16
(
2009
).
27.
J. F.
Drake
,
M.
Swisdak
,
H.
Che
, and
M. A.
Shay
,
Nature
443
,
553
(
2006
).
28.
J. F.
Drake
,
M.
Swisdak
, and
R.
Fermo
,
Astrophys. J.
763
,
L5
(
2013
).
29.
J. W.
Dungey
,
Phys. Rev. Lett.
6
,
47
(
1961
).
30.
S.
Eriksson
,
B.
Lavraud
,
F. D.
Wilder
,
J. E.
Stawarz
,
B. L.
Giles
,
J. L.
Burch
,
W.
Baumjohann
,
R. E.
Ergun
,
P.-A.
Lindqvist
,
W.
Magnes
,
C. J.
Pollock
,
C. T.
Russell
,
Y.
Saito
,
R. J.
Strangeway
,
R. B.
Torbert
,
D. J.
Gershman
,
Y. V.
Khotyaintsev
,
J. C.
Dorelli
,
S. J.
Schwartz
,
L.
Avanov
,
E.
Grimes
,
Y.
Vernisse
,
A. P.
Sturner
,
T. D.
Phan
,
G. T.
Marklund
,
T. E.
Moore
,
W. R.
Paterson
, and
K. A.
Goodrich
,
Geophys. Res. Lett.
43
,
5606
, (
2016
).
31.
S.
Eriksson
,
V. M.
Souza
,
P. A.
Cassak
, and
S.
Hoilijoki
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
125
,
e2020JA027919
, (
2020
).
32.
S.
Fadanelli
,
B.
Lavraud
,
F.
Califano
,
G.
Cozzani
,
F.
Finelli
, and
M.
Sisti
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
126
,
e2020JA028333
, (
2021
).
33.
A.
Fedorov
,
E.
Dubinin
,
P.
Song
,
A.
Skalsky
, and
E.
Budnik
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
106
,
25419
, (
2001
).
35.
R. L.
Fermo
,
J. F.
Drake
, and
M.
Swisdak
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
255005
(
2012
).
36.
L. A.
Fisk
and
G.
Gloeckler
,
Astrophys. J.
640
,
L79
(
2006
).
37.
D.
Giannios
,
D. A.
Uzdensky
, and
M. C.
Begelman
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
395
,
L29
(
2009
).
38.
R. G.
Giovanelli
,
Astrophys. J.
89
,
555
(
1939
).
39.
R. G.
Giovanelli
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
107
,
338
(
1947
).
40.
R. G.
Giovanelli
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
108
,
163
(
1948
).
41.
J. T.
Gosling
,
J. R.
Asbridge
,
S. J.
Bame
,
W. C.
Feldman
,
R. D.
Zwickl
,
G.
Paschmann
,
N.
Sckopke
, and
C. T.
Russell
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
87
,
239
, (
1982
).
42.
J. T.
Gosling
,
D. J.
McComas
,
J. L.
Phillips
,
V. J.
Pizzo
,
B. E.
Goldstein
,
R. J.
Forsyth
, and
R. P.
Lepping
,
Geophys. Res. Lett.
22
,
1753
, (
1995
).
43.
J. T.
Gosling
,
M. F.
Thomsen
,
S. J.
Bame
,
R. C.
Elphic
, and
C. T.
Russell
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
96
,
14097
, (
1991
).
44.
J. T.
Gosling
,
M. F.
Thomsen
,
G.
Le
, and
C. T.
Russell
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
101
,
24765
, (
1996
).
45.
E. M.
de Gouveia Dal Pino
and
G.
Kowal
,
Magnetic Fields in Diffuse Media
(
Springer
,
Berlin, Heidelberg
,
2014
), pp.
373
398
.
46.
H.
Gunell
,
H.
Nilsson
,
G.
Stenberg
,
M.
Hamrin
,
T.
Karlsson
,
R.
Maggiolo
,
M.
André
,
R.
Lundin
, and
I.
Dandouras
,
Phys. Plasmas
19
,
072906
(
2012
).
47.
F.
Guo
,
X.
Li
,
W.
Daughton
,
P.
Kilian
,
H.
Li
,
Y.-H.
Liu
,
W.
Yan
, and
D.
Ma
,
Astrophys. J.
879
,
L23
(
2019
).
48.
F.
Guo
,
Y.-H.
Liu
,
W.
Daughton
, and
H.
Li
,
Astrophys. J.
806
,
167
(
2015
).
49.
B.
Hamilton
,
L.
Fletcher
,
K. G.
McClements
, and
A.
Thyagaraja
,
Astrophys. J.
625
,
496
(
2005
).
50.
M.
Hesse
and
P. A.
Cassak
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
125
,
e2018JA025935
, (
2020
).
51.
M.
Hosseinpour
,
Y.
Chen
, and
S.
Zenitani
,
Phys. Plasmas
25
,
102117
(
2018
).
52.
C.
Huang
,
Q.
Lu
,
F.
Guo
,
M.
Wu
,
A.
Du
, and
S.
Wang
,
Geophys. Res. Lett.
42
,
7282
, (
2015
).
53.
Y.-M.
Huang
and
A.
Bhattacharjee
,
Phys. Plasmas
17
,
062104
(
2010
).
54.
Y.-M.
Huang
,
L.
Comisso
, and
A.
Bhattacharjee
,
Astrophys. J.
849
,
75
(
2017
).
55.
M.
Janvier
,
Y.
Kishimoto
, and
J. Q.
Li
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
195001
(
2011
).
56.
J. T.
Karpen
,
S. K.
Antiochos
, and
C. R.
DeVore
,
Astrophys. J.
760
,
81
(
2012
).
57.
J. T.
Karpen
and
R. B.
Dahlburg
, in
Proceedings of the Solar Drivers of the Interplanetary and Terrestrial Disturbances
, Astronomical Society of the Pacific Conference Series, edited by
K. S.
Balasubramaniam
,
S. L.
Keil
, and
R. N.
Smartt
(
Astronomical Society of the Pacific
,
1996
), Vol.
95
, p.
333
.
58.
R.
Keppens
,
G.
Tóth
,
R. H. J.
Westermann
, and
J. P.
Goedbloed
,
J. Plasma Phys.
61
,
1
(
1999
).
59.
R. L.
Kessel
,
S.-H.
Chen
,
J. L.
Green
,
S. F.
Fung
,
S. A.
Boardsen
,
L. C.
Tan
,
T. E.
Eastman
,
J. D.
Craven
, and
L. A.
Frank
,
Geophys. Res. Lett.
23
,
583
, (
1996
).
60.
G.
Kowal
,
E. M.
de Gouveia Dal Pino
, and
A.
Lazarian
,
Astrophys. J.
735
,
102
(
2011
).
61.
A. L.
La Belle-Hamer
,
Z. F.
Fu
, and
L. C.
Lee
,
Geophys. Res. Lett.
15
,
152
, (
1988
).
62.
A. L.
La Belle–Hamer
,
A.
Otto
, and
L. C.
Lee
,
Phys. Plasmas
1
,
706
(
1994
).
63.
J. M.
Laming
,
J. D.
Moses
,
Y.-K.
Ko
,
C. K.
Ng
,
C. E.
Rakowski
, and
A. J.
Tylka
,
Astrophys. J.
770
,
73
(
2013
).
64.
65.
L. C.
Lee
and
Z. F.
Fu
,
Geophys. Res. Lett.
12
,
105
, (
1985
).
66.
L. C.
Lee
and
Z. F.
Fu
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
91
,
6807
, (
1986
).
67.
J.
Lemaire
and
M.
Roth
,
Planet. Space Sci.
29
,
843
(
1981
).
68.
J. H.
Li
and
Z. W.
Ma
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
115
,
A09216
, (
2010
).
69.
L.
Li
,
J.
Zhang
,
H.
Peter
,
E.
Priest
,
H.
Chen
,
L.
Guo
,
F.
Chen
, and
D.
Mackay
,
Nat. Phys.
12
,
847
(
2016
).
70.
J.
Lin
,
S. R.
Cranmer
, and
C. J.
Farrugia
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
113
,
A11107
(
2008
).
71.
R. P.
Lin
,
Sol. Stellar Astrophys.
159
,
421
(
2011
).
72.
W. J.
Liu
,
P. F.
Chen
,
M. D.
Ding
, and
C.
Fang
,
Astrophys. J.
690
,
1633
(
2009
).
73.
N. F.
Loureiro
,
A. A.
Schekochihin
, and
S. C.
Cowley
,
Phys. Plasmas
14
,
100703
(
2007
).
74.
N. F.
Loureiro
and
D. A.
Uzdensky
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
58
,
014021
(
2016
).
75.
X.
Ma
,
A.
Otto
, and
P. A.
Delamere
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
119
,
781
, (
2014
).
76.
K. D.
Makwana
,
R.
Keppens
, and
G.
Lapenta
,
Phys. Plasmas
25
,
082904
(
2018
).
77.
G.
Mann
,
A.
Warmuth
, and
H.
Aurass
,
Astron. Astrophys.
494
,
669
(
2009
).
78.
A.
Mao
,
J.
Li
,
Y.
Kishimoto
, and
J.
Liu
,
Phys. Plasmas
20
,
022114
(
2013
).
79.
S.
Masuda
,
T.
Kosugi
,
H.
Hara
,
S.
Tsuneta
, and
Y.
Ogawara
,
Nature
371
,
495
(
1994
).
80.
A.
Mignone
,
G.
Bodo
,
S.
Massaglia
,
T.
Matsakos
,
O.
Tesileanu
,
C.
Zanni
, and
A.
Ferrari
,
Astrophys. J. Suppl. Ser.
170
,
228
(
2007
).
81.
A.
Mignone
,
G.
Bodo
,
B.
Vaidya
, and
G.
Mattia
,
Astrophys. J.
859
,
13
(
2018
).
82.
J. A.
Miller
,
P. J.
Cargill
,
A. G.
Emslie
,
G. D.
Holman
,
B. R.
Dennis
,
T. N.
LaRosa
,
R. M.
Winglee
,
S. G.
Benka
, and
S.
Tsuneta
,
J. Geophys. Res.
102
,
14631
, (
1997
).
83.
H. G.
Mitchell
and
J. R.
Kan
,
J. Plasma Phys.
20
,
31
45
(
1978
).
84.
A.
Miura
and
P. L.
Pritchett
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
87
,
7431
, (
1982
).
85.
E.
Möbius
,
D.
Hovestadt
,
B.
Klecker
,
M.
Scholer
,
G.
Gloeckler
, and
F. M.
Ipavich
,
Nature
318
,
426
(
1985
).
86.
M. J.
Nemati
,
Z. X.
Wang
, and
L.
Wei
,
Astrophys. J.
821
,
128
(
2016
).
87.
M. J.
Nemati
,
Z. X.
Wang
,
L.
Wei
, and
B. I.
Selim
,
Phys. Plasmas
22
,
012106
(
2015
).
88.
T. G.
Onsager
,
J. D.
Scudder
,
M.
Lockwood
, and
C. T.
Russell
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
106
,
25467
, (
2001
).
89.
A.
Otto
and
G. T.
Birk
,
Phys. Fluids B: Plasma Phys.
4
,
3811
(
1992
).
90.
E. N.
Parker
,
J. Geophys. Res. (1896-1977)
62
,
509
, (
1957
).
91.
T. D.
Phan
,
J. T.
Gosling
,
G.
Paschmann
,
C.
Pasma
,
J. F.
Drake
,
M.
Øieroset
,
D.
Larson
,
R. P.
Lin
, and
M. S.
Davis
,
Astrophys. J.
719
,
L199
(
2010
).
92.
E.
Provornikova
,
J. M.
Laming
, and
V. S.
Lukin
,
Astrophys. J.
825
,
55
(
2016
).
93.
Z. Y.
Pu
,
M.
Yei
, and
Z. X.
Liu
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
95
,
10559
, (
1990
).
94.
F.
Pucci
and
M.
Velli
,
Astrophys. J.
780
,
L19
(
2013
).
95.
F.
Pucci
,
M.
Velli
,
A.
Tenerani
, and
D.
Del Sarto
,
Phys. Plasmas
25
,
032113
(
2018
).
96.
M. M.
Romanova
and
R. V. E.
Lovelace
,
Astron. Astrophys.
262
,
26
(
1992
).
97.
J. M.
Schmidt
and
P. J.
Cargill
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
108
,
SSH 5
(
2003
).
98.
T.
Shibayama
,
K.
Kusano
,
T.
Miyoshi
,
T.
Nakabou
, and
G.
Vekstein
, in
Proceedings of the AGU Fall Meeting Abstracts
(
2016
), p.
SM23B
-
2491
.
99.
K.
Shimizu
,
M.
Fujimoto
, and
I.
Shinohara
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
121
,
9956
, (
2016
).
100.
B. V.
Somov
and
T.
Kosugi
,
Astrophys. J.
485
,
859
(
1997
).
101.
E.
Striani
,
A.
Mignone
,
B.
Vaidya
,
G.
Bodo
, and
A.
Ferrari
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
462
,
2970
(
2016
).
102.
T.
Sugiyama
,
K.
Kusano
,
S.
Hirose
, and
A.
Kageyama
,
J. Plasma Phys.
72
,
945
948
(
2006
).
103.
P. A.
Sweet
, in
Electromagnetic Phenomena in Cosmical Physics
, edited by
B.
Lehnert
(
Cambridge University Press
,
1958
), Vol.
6
, p.
123
.
104.
M.
Swisdak
,
B. N.
Rogers
,
J. F.
Drake
, and
M. A.
Shay
,
J. Geophys. Res.: Space Phys.
108
,
23
, (
2003
).
105.
K. G.
Tanaka
,
M.
Fujimoto
, and
I.
Shinohara
,
Int. J. Geophys.
2010
,
202583
.
106.
P. M.
Trávníček
,
P.
Hellinger
,
D.
Schriver
,
D.
Herčík
,
J. A.
Slavin
, and
B. J.
Anderson
,
Geophys. Res. Lett.
36
,
L07104
, (
2009
).
107.
B.
Vaidya
,
D.
Prasad
,
A.
Mignone
,
P.
Sharma
, and
L.
Rickler
,
Mon. Not. R. Astron. Soc.
472
,
3147
(
2017
).
108.
D.
Verscharen
,
K. G.
Klein
, and
B. A.
Maruca
,
Living Rev. Sol. Phys.
16
,
5
(
2019
).
109.
Z.-X.
Wang
,
X.
Wang
,
J. Q.
Dong
,
Y.
Kishimoto
, and
J. Q.
Li
,
Phys. Plasmas
15
,
082109
(
2008
).
110.
Z. X.
Wang
,
X. G.
Wang
,
J. Q.
Dong
,
Y. A.
Lei
,
Y. X.
Long
,
Z. Z.
Mou
, and
W. X.
Qu
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
185004
(
2007
).
111.
F.
Wilson
,
T.
Neukirch
,
M.
Hesse
,
M. G.
Harrison
, and
C. R.
Stark
,
Phys. Plasmas
23
,
032302
(
2016
).
112.
L. M.
Winter
and
K.
Ledbetter
,
Astrophys. J.
809
,
105
(
2015
).
113.
L.
Wu
,
L.
Jiang
,
F.
Hong
, and
L.
Xu
,
Phys. Lett. A
377
,
2373
(
2013
).
114.
M.
Yamada
,
H.
Ji
,
S.
Hsu
,
T.
Carter
,
R.
Kulsrud
, and
F.
Trintchouk
,
Phys. Plasmas
7
,
1781
(
2000
).
115.
Q.
Yu
,
S.
Günter
, and
K.
Lackner
,
Nucl. Fusion
54
,
072005
(
2014
).
116.
V. V.
Zharkova
,
K.
Arzner
,
A. O.
Benz
,
P.
Browning
,
C.
Dauphin
,
A. G.
Emslie
,
L.
Fletcher
,
E. P.
Kontar
,
G.
Mann
,
M.
Onofri
,
V.
Petrosian
,
R.
Turkmani
,
N.
Vilmer
, and
L.
Vlahos
,
Space Sci. Rev.
159
,
357
(
2011
).
You do not currently have access to this content.