Torques on Spheroidal Silicate Grains Exposed to Anisotropic Interstellar Radiation Fields
由于星光的吸收和散射而产生的辐射力矩，被认为在星际磁场的作用下，对晶粒的排列起着重要的作用。辐射的吸收也引起反冲力矩，与光电效应和光脱附有关。反冲力矩比直接辐射力矩更难建模和计算。在这里，我们考虑相对简单的情况下，一个球状颗粒。鉴于我们对光电产额和其他相关谷物物理性质的最佳估计，我们发现反冲扭矩的贡献与直接辐射扭矩相比在10%或更低的水平。我们建议在辐射驱动药柱排列的模型中不包括反冲力矩。然而，需要对亚微米晶粒的表面性质和光电产率进行额外的实验表征，以更好地量化这些扭矩的大小。
2007-09-26 astro-ph
Radiative torques: Analytical Model and Basic Properties
我们试图通过研究辐射力矩（RAT）的基本性质来获得对晶粒取向过程的物理洞察。为了这个目的，我们考虑一个简单的玩具模型的螺旋颗粒，再现以及RAT的基本功能。该模型由一个球体和一个与之成一定角度的镜子组成，非常简单，该模型允许对作用于其上的RAT进行解析描述，我们显示出该模型获得的RAT与DDSCAT计算的不规则颗粒的RAT具有良好的对应性。我们的分析的作用，不同的扭矩组件的晶粒对齐显示，三个RAT组件之一不影响的对齐，但诱导只为晶粒进动。另外两个组件提供了一个通用的对齐与晶粒长轴垂直的辐射方向，如果辐射占主导地位的晶粒进动，和垂直于磁场，否则。我们研究了自相似缩放的RAT作为$λ/a_{eff}$的函数。我们表明，自相似性是有用的研究晶粒排列的宽谱的辐射，即星际辐射场。
2007-07-24 astro-ph
Drag-Gravity torques on galaxies in clusters: radial small-scale alignment effects
我们计算星系团中的星系由于重力和动力学摩擦力的扭矩，以研究可能的起源的小尺度对齐效果的结果与环境的相互作用。本文用一个PLE模型导出了星系位置角的运动方程。我们发现，弱的径向排列效应可以产生这种机制只涉及最大质量的星系。我们还介绍了依赖于我们的方程，以探索星系与星系团的长轴对齐的星系偏心率。我们发现，在高偏心率星系团的内部区域，大质量星系与星系团的主轴对齐占主导地位的径向的。这个机制可以解释观测到的最大质量星系与其主星系团主轴的对齐效应。我们的研究结果表明，动力学摩擦是一个可行的发电机，只有最大质量的星系团星系的对齐。对于观测到的正常星系的排列，必须探索其原始起源。
2008-10-09 astro-ph
Torque Decay in the Pulsar (P,P_dot) Diagram. Effects of Crustal Ohmic Dissipation and Alignment
我们研究了（P，P-dot）图中的电子演化。首先，我们提出了解析公式，遵循脉冲星的演化，使用简单的指数模型的磁场衰减和调整。然后，我们比较这些演化轨迹与详细的模型计算使用地壳中子星磁场的欧姆衰减。我们发现，在一个初始阶段与一个小的制动指数，n后，转子演变与增强的扭矩衰减（n >> 3）约1万年。长期演化取决于地壳的杂质参数。如果杂质在较老的孤立星系中可以忽略不计，我们预计它们的真实年龄大约等于它们观察到的特征年龄，τ = P/（2*P-dot）。从数据中不可能约束中子星地壳的模型参数。
2001-07-18 astro-ph
Grain alignment induced by radiative torques: effects of internal relaxation of energy and complex radiation fields
早期对晶粒排列的研究主要是针对具有较强的内部能量弛豫的星际晶粒，其使晶粒的最大转动惯量轴相对于晶粒的角动量排列。在本文中，我们研究了大的不规则颗粒，例如，吸积盘中的颗粒，其中内部弛豫是次主导的。我们使用数值计算和我们前面介绍的螺旋颗粒的分析模型。我们证明，在这样一个政权的晶粒表现出更复杂的动力学。特别地，如果最初最大转动惯量的晶粒轴与角动量成小角度，则辐射力矩可以使最大转动惯量的晶粒轴与角动量对准，并且当具有高角动量的吸引子（高J吸引子）可用时，最大转动惯量和角动量的轴都与磁场对准。对于没有高J吸引子的排列，除了先前研究的低角动量吸引子（低J吸引子）外，还出现了新的低J吸引子。前一种情况和后一种情况分别对应于长轴垂直于角动量和平行于角动量的排列。此外，我们研究了在存在强内部弛豫的情况下晶粒的排列，但不是由辐射束引起的，而是由复杂的辐射场引起的，该辐射场可以分解为偶极和四极分量。我们发现，在这种情况下，参数空间$q^{max}$，高$J$吸引子的存在是更广泛的，这需要更高程度的极化预期。所得结果对模拟分子云和吸积盘中排列晶粒引起的极化是有用的。
2008-12-24 astro-ph
Grain Alignment by Radiation in Dark Clouds and Cores
我们研究了辐射力矩对晶粒取向的影响。我们发现，随着晶粒尺寸的增加，辐射扭矩效率急剧上升。这使得已知存在于分子云中的较大颗粒能够通过衰减和变红的星际辐射场排列。特别是，我们发现，即使在巨大的分子云内部深处，例如，在对应于小于10个大颗粒的Av的光学深度处，仍然可以通过辐射扭矩来对齐。这意味着，与先前的说法相反，远红外/亚毫米偏振测量提供了一个可靠的工具来研究前恒星核心的磁场。我们的结果表明，晶粒尺寸分布是重要的，以确定偏振度和强度之间的关系。
2005-05-28 astro-ph
Grain Alignment and CMB Polarization Studies
尘埃的偏振微波辐射是一个重要的前景，除非仔细考虑，否则可能会污染偏振CMB研究。从尘埃的偏振建模需要一个定量的了解晶粒排列。我回顾了晶粒排列理论的现状，概述了排列定量描述的最新进展。特别是，我表明，晶粒对齐理论是一个预测，其结果很好地匹配观测。这些结果表明，最重要的排列过程与作用在不规则晶粒上的辐射力矩有关。最近发展的分析模型的辐射扭矩对齐已被证明是一个非常有效的工具，用于预测晶粒对齐的程度。我们希望在CMBPol飞行之前，对准理论能够进一步成熟，这将确保更好地解释与灰尘相关的偏振。同时，CMBPol应提供晶粒取向的附加测试，阐明极化法用于追踪磁场的可靠性。
2008-11-06 astro-ph
What Grain Alignment can Tell about Circumstellar Disks and Comets
晶粒排列理论认为，晶粒应该在星周区域排列，现有的观测数据支持这一结论。我们讨论了通过（1）磁弛豫，（2）机械过程，（3）辐射扭矩的晶粒排列。我们表明，铁磁弛豫可能是更重要的比超顺磁弛豫，如果在拱星区域的尘埃是最近在地球大气中捕获的物种相似。外流和恒星风提供了沿磁场线的颗粒流，因此机械排列与铁磁和辐射排列竞争。我们估计了星周区域、彗星和行星际空间中的晶粒排列的测量值，并得出结论，在许多星周区域和行星际空间中，辐射力矩可能构成使晶粒长轴垂直于磁场方向的主要排列机制。亚毫米波和微波范围内的观测建议作为一种手段，从那些相关的排列晶粒解开多重散射的影响。
1998-11-03 astro-ph
Cosmic rays and grain alignment
最近在4.67微米附近的固体CO特征中探测到的星际极化表明，CO覆盖的颗粒可以在冷分子云中排列。这些观测结果与将分子云的极化归因于宇宙射线效应的颗粒排列理论相冲突：根据该理论，具有H_2O和CO_2主导的冰帽的扁球形颗粒通过宇宙射线撞击点的分子蒸发而旋转到超热能量，但CO覆盖的颗粒不发生旋转。受这种矛盾的启发，我们重新研究了宇宙射线对冰粒排列的影响。我们证明了由宇宙射线产生的系统力矩不足以引起超热自旋。原则上，由宇宙射线引起的随机扭矩可以通过提高晶粒旋转温度来提高Davis-Greenstein对准的效率。然而，一个显着的增强将需要宇宙射线通量6- 7个数量级大于一个典型的冷云的通量。
1997-03-03 astro-ph
Optical and Magnetic Properties of Dust Grains
尘埃颗粒的光学和磁性的评论，因为它们涉及到星际颗粒排列的问题。颗粒的几何形状在确定光学性质方面起着重要的作用，星光的散射和吸收将产生辐射力矩，这可能会驱动星际云中的颗粒以超热速率旋转;这些辐射力矩似乎可能在对齐过程中起着积极的作用。可能的磁性颗粒进行了讨论，特别注意的磁化率的虚部。
1996-03-13 astro-ph
Testing Tidal-Torque Theory: II. Alignment of Inertia and Shear and the Characteristics of Proto-haloes
我们调查潮汐扭矩理论的两个关键组成部分，惯性（I）和剪切（T）张量之间的串扰，使用宇宙学N体模拟与数千个分辨率良好的晕。我们发现，主轴的I和T是强烈的对齐，即使我的特点原晕本地，而T是由大尺度结构。因此，在星系形成中起关键作用的合成星系自旋，只是由于T和I的完美排列有约10%的偏差而产生的残余。T-I相关性导致原晕自旋垂直于T和I主轴的微弱趋势，但这种相关性在后期被非线性效应消除，使观测到的自旋成为初始剪切场的不良指标。然而，T-I相关性意味着剪切张量可以用于识别宇宙学初始条件下原晕的位置和边界-星系形成理论中缺失的部分。典型的配置是一个长形的原晕垂直于一个大规模的高密度脊，与周围的空隙诱导压缩沿主惯性轴和中间的原晕。这导致了一个短暂的子晕丝沿大规模的脊，其子块，然后沿丝流动，并合并成最终的晕。原晕的中心往往位于~1 sigma超密度区域，但它们与星系尺度上平滑的线性密度最大值的关联是模糊的：只有~ 40%的原晕包含峰值。还有几个其他特征将原晕与密度峰值区分开来，例如，它们倾向于沿着两个主轴压缩，而许多峰沿着三个轴压缩。
2002-01-12 astro-ph
On the Disalignment of Interstellar Grains
已经提出了几种机制来解释星际磁场的晶粒排列，包括顺磁耗散，辐射扭矩，和超音速气体颗粒流。这些都必须与错位过程竞争，包括与气体原子碰撞产生的随机定向扭矩。我描述了一种新的错位机制的晶粒，具有随时间变化的电偶极矩和整个磁场漂移。取决于漂移速度，这种机制可能会产生一个更短的失调时间尺度比随机气体原子的影响。对于超热旋转的晶粒，新的错位过程可能是更有效的碳质粉尘比硅酸盐粉尘。这可能导致硅酸盐颗粒的有效排列，但碳质颗粒的排列较差。
2006-03-11 astro-ph
Disorientation of Suprathermally Rotating Grains and Grain Alignment Problem
本文讨论了H_2形成过程中未补偿力矩作用下尘埃粒子的动力学。特别是，我们讨论粮食动力学时，粮食自旋下降，并通过一个“交叉”。Spitzer & McGlynn（1979）首先指出，交叉事件前后的尘埃粒子角动量是相关的，这种相关程度通过顺磁耗散影响尘埃粒子的排列。我们计算的相关性，包括粮食材料内的热波动的重要影响。这些波动限制了晶粒角动量J与最大惯性的晶粒主轴a_1耦合的程度。我们发现，这种不完美的耦合a_1与J在交叉过程中起着至关重要的作用，可以大大提高效率的顺磁排列的晶粒大于10^{-5} cm。因此，我们表明，对于合理的参数选择，所观察到的对齐$a\gtrsim 10^{-5}$厘米晶粒可以产生顺磁耗散超热旋转晶粒，如果辐射扭矩由于星光不存在。我们还表明，在长的对齐时间的限制，机械对齐的效率是不会改变的晶粒材料中的热波动。
1996-12-19 astro-ph
On the efficiency of grain alignment in dark clouds
本文对蛇夫座星云L1755的颗粒排列作了定量分析。我们表明，所观察到的这种静止的暗云的内部部分的偏振消光比的减少可以解释为晶粒排列的效率的降低的结果。我们对六种机制的晶粒排列效率进行了定量估计，涉及晶粒与热或超热旋转，与磁场或气流相互作用。我们还提出了半定量估计的晶粒排列的辐射torquency.We表明，在典型的暗云内部的条件下，所有已知的主要机制的晶粒排列失败。所有研究的机制预测极化至少一个数量级低于目前可检测的水平的1%的顺序。相反，在A_v<1的暗云环境中，颗粒对齐可以更有效。在那里，超热旋转晶粒与超顺磁性夹杂物的排列，也可能是辐射扭矩占观察到的极化。这些结果适用于我们详细模拟的L1755，也可能适用于B216和其他类似的乌云。我们的研究提出了一个解释的差异，通过偏振背景星光和偏振的尘埃本身的热辐射的结果。我们推测，发射偏振法选择性地揭示了在远离热力学平衡的环境中对齐的晶粒，而不是星光偏振研究，该研究沿着视线一直探测晶粒的对齐，包括黑暗的静止云的内部，在那里没有对齐是可能的。
1997-06-16 astro-ph
Polarized Foreground Emission from Dust: Grain Alignment and MHD Turbulence
定向晶粒为宇宙微波辐射研究提供了前景。我们回顾了晶粒取向的基本物理过程，并讨论了不同取向机制的小生境。我们发现，几十年来一直受到青睐的机制现在看起来并不那么有希望，而被忽视了20多年的辐射扭矩机制看起来相当有吸引力。我们讨论的小旋转晶粒，被认为是负责10-90 GHz的异常前景和极化所产生的磁性颗粒的排列。
2002-11-02 astro-ph
Cross-Section Alignment of Oblate Grains
本文定量分析超热旋转颗粒的截面取向机制，推导扁椭球颗粒的取向度量，并研究其与星际磁场和气流夹角及颗粒形状的关系。
2026-07-01 astro-ph physics.class-ph physics.space-ph
Physics of Grain Alignment
排列的晶粒提供了一种最简单的方法来研究扩散气体和分子云中的磁场。我们关于推断出的磁场的结论有多可靠，关键取决于我们对晶粒排列物理学的理解。虽然晶粒取向是一个半个世纪的问题，但最近在该领域取得的进展使我们相信，我们正在接近这个谜团的答案。我回顾了涉及晶粒排列的基本物理过程，并说明了为什么几十年来一直受到青睐的机制现在看起来不那么有希望。我还讨论了为什么被忽视了20多年的辐射扭矩机制现在看起来是最强大的晶粒排列手段。
2000-03-22 astro-ph
Simulations of polarized dust emission
我们的目的是研究热尘埃发射的偏振，看看是否由辐射扭矩的晶粒排列可以解释所观察到的偏振度和密集的核心强度之间的关系。对普朗克卫星的偏振观测进行了预测。我们的结果是基于模型云来自磁化湍流的MHD模拟，而连续辐射转移问题是解决与Monte Carlo方法，以估计三维分布的尘埃排放和辐射场强影响晶粒排列。在计算的偏振图的晶粒排列效率的影响进行了检查。我们能够再现的P/I关系与晶粒排列的辐射扭矩。固有极化和总发射的减少意味着亚毫米极化测量仅携带关于具有高视觉消光的致密核心中的磁场的很少信息。由于磁场的几何形状未知，而且观测到的单个地核实际上可能是几个密度增强的叠加，因此对观测结果的解释将更加复杂。根据我们的计算，当A_V > 2等时，在15 '的空间分辨率下，普朗克将能够可靠地绘制尘埃的偏振图。
2006-09-07 astro-ph
Thermal Flipping and Thermal Trapping -- New Elements in Dust Grain Dynamics
自Purcell（1979）的经典工作以来，人们普遍认为大多数星际颗粒都是超高温旋转的。如果没有"交叉“，超热旋转的晶粒将通过顺磁耗散与磁场几乎完美地对齐，交叉是由于负责超热旋转的扭矩的反转而导致的低角速度的间隔;在交叉期间，晶粒容易受到随机脉冲的影响而不对齐。Lazarian和Draine（1997）将谷物材料内的热波动确定为交叉动力学的重要组成部分。对于尺寸小于0.1微米的颗粒，这些波动确保了交叉前后角动量的良好相关性，从而产生良好的对准，与星光偏振的观测结果一致。在本文中，我们讨论了两个新的过程，这是重要的动态的晶粒与<0.1微米。第一种-"热翻转“-为小颗粒提供了一种绕过角动量大大减少的时期的方法，否则角动量会在交叉期间发生，从而增强小颗粒的排列。第二种效应-"热俘获“-当热翻转变得足够快，阻止系统扭矩驱动晶粒进行超热旋转时就会出现。这种效应的作用是减少小晶粒的排列。观察到的晶粒排列随晶粒尺寸的变化将由热翻转过程的组合引起-抑制小晶粒的超热旋转-以及由于分子氢的形成和星光-驱动大晶粒达到超热旋转速率。
1999-01-19 astro-ph
Tracing Magnetic Fields with Aligned Grains
磁场在各种天体物理过程中起着至关重要的作用，包括恒星形成，物质吸积，运输过程（例如，热传输）和宇宙射线。确定磁场方向的最简单方法之一是通过由排列的尘埃颗粒的消光或/和发射产生的辐射的偏振。用磁场解释极化图的可靠性取决于我们对晶粒排列理论的理解程度。目前，颗粒排列理论是一种预测理论，其结果与观测结果很好地吻合。在它的预测中，有一个微妙的辐射力矩现象。在被发现后被遗忘了很多年之后，现在被认为是最强大的对齐方式。在这篇文章中，我将回顾晶粒排列的基本物理过程，以及目前已知的排列机制。我还将讨论不同对齐机制的可能利基。我将详细说明颗粒螺旋度概念对于理解颗粒排列的许多性质的重要性，并将证明，当颗粒与气流和辐射通量相互作用时，形状相当任意的颗粒会表现出螺旋度。
2007-07-05 astro-ph
Complex rotation with internal dissipation. Applications to cosmic-dust alignment and to wobbling comets and asteroids
中子星、小行星、彗星、宇宙尘埃颗粒、宇宙飞船，以及其他任何自由旋转的物体，当它们绕着任何不同于主轴的轴旋转时，都会耗散能量。我们讨论了内部耗散引起的松弛的自由旋进转子向其最小能量模式（模式，对应于围绕最大惯性轴的自旋）。当物体以某一速率章动时，物体内部的应力和应变以高于和低于该速率的频率振荡。内部耗散主要发生在二次和更高次谐波上。我们讨论我们的研究结果的小行星的应用。关于彗星，估计表明，目前航天器上的仪器的角分辨率使人们有可能在一年甚至一个月的时间跨度内观察到摆动衰减。我们还讨论了宇宙尘埃天体物理学，特别是在尘埃排列的进动阻尼所发挥的作用。我们表明，这种阻尼提供了粮食的旋转和振动自由度的耦合，这需要偶尔翻转的尘埃颗粒由于热波动。在这样的翻转过程中，谷物保持其角动量，但由H2形成产生的扭矩方向反转。因此，尽管有未补偿的H2形成扭矩的作用，翻转谷物将不会快速旋转。颗粒被“热捕获”，它们的排列是边缘的。
2002-08-28 astro-ph math-ph math.MP
