On the Linear Stability of Weakly-Ionized, Magnetized Planar Shear Flows
研究了双极扩散和霍尔效应对弱电离磁化平面剪切流稳定性的影响。采用类似于剪切片近似的局部方法，我们解决了在两个流向对称和非流向对称的几何形状，使用WKB技术和/或数值方法的线性扰动的演变。我们发现，不稳定性产生的剪切和非理想磁流体动力学过程的组合，是这些过程的能力，影响扰动和剪切之间的自由能路径的结果。它们将由于电流和涡旋从剪切拉伸而导致的简单线性时间增长转变为指数增长的不稳定性。我们的结果有助于理解以前的工作的行为弱电离吸积盘。特别是，最近的发现，霍尔效应和双极扩散不稳定的积极和消极的角速度梯度获得一个自然的解释，在本文的更一般的上下文中。我们构建了一个简单的玩具模型，这些不稳定性的基础上转换运营商（剪切，旋转和投影），捕捉他们的定性，在某些情况下，精确的定量行为。
2008-01-07 astro-ph
The Hall instability of thin weakly-ionized stratified Keplerian disks
在局域近似下，研究了小长宽比平衡开普勒盘中弱电离多方等离子体中层结驱动的霍尔不稳定性。在纵横比的渐近展开的领先顺序适用于平衡以及扰动问题。平衡盘与嵌入纯环向磁场被发现是稳定的径向，和不稳定的垂直短波扰动。边缘稳定性表面被发现在空间中的本地霍尔和逆等离子体β参数，以及自由参数的模型，这是相关的总电流通过磁盘。为了估计导致不稳定性的平衡磁场的最小值，后者被构造为电流自由磁场和由分布电流产生的磁场的最简单近似的和。
2007-01-04 astro-ph
Turbulent Diffusion of Magnetic Fields in Weakly Ionized Gas
本文研究了弱电离气体中二维湍流对单向磁场的扩散。这里的场垂直于流体运动的平面。这个简单的模型是在星际介质中平均磁通量与质量比衰减的背景下产生的。当离子与中性粒子强耦合时，大尺度磁场的输运由湍流混合和非线性双极漂移共同驱动。使用一个标准的均匀和高斯统计模型的湍流，我们严格表明，一个大规模的磁场可以衰减时，场和中性流强耦合的湍流混合的时间尺度上。双极扩散对衰变率没有增强作用。这些结果扩展了Zeldovich定理，使之包含了Zweibel（2002）最近考虑的二维流和正交磁场的情况。讨论了强耦合近似的局限性及其意义。
2002-09-25 astro-ph
Turbulent Angular Momentum Transport in Weakly-Ionized Accretion Disks
理解吸积的驱动机制一直是吸积盘理论的主要挑战。湍流提供了一种自然的耗散和去除角动量的方法，但多年来证明在圆盘中牢固地建立它的存在是困难的。20世纪90年代，人们认识到弱磁场会使磁盘不稳定，并导致角动量的剧烈湍流传输，这一认识使该领域发生了革命性的变化。现在，对吸积盘的研究主要集中在了解这种机制对天体物理观测的意义上。同时，这种机制的成功取决于盘中足够的电离水平，以使流与磁场良好耦合。许多盘，例如年轻恒星周围的盘和处于静止状态的双星系统中的盘，太冷而无法充分电离，因此在这些盘中建立湍流存在的努力仍在继续。本论文主要研究了弱电离吸积盘中角动量湍流输运的几种可能机制：引力不稳定性、径向对流和涡旋驱动压缩运动。看来，这些机制都不是非常强大的驱动吸积。给出了一个讨论，根据这些结果，最有前途的方向采取在搜索中的湍流传输机制，不需要磁场。还讨论了假设弱电离盘不存在湍流输运机制的影响。
2005-09-13 astro-ph
The Hall instability of weakly ionized, radially stratified, rotating disks
冷的弱电离气体旋转盘，被许多模型认为是原行星云演化的起源。这种盘的不稳定性在恒星和行星的形成理论中起着重要的作用。因此，作为康德-拉普拉斯行星系统形成理论的一部分，一个连续的碎片化成越来越小的碎片的层次，对于当代的宇宙起源学来说仍然有效。传统上，轴对称磁流体动力学（MHD），最近Hall-MHD不稳定性已被彻底研究的角动量的径向转移，和密度径向分层的有效机制提供商。在目前的工作中，霍尔不稳定性对外磁场中的可压缩旋转流体的非轴对称扰动提出了一个可行的机制的方位角破碎的原行星盘，从而可能启动道路的行星形成。由于盘的径向分层和霍尔电场的共同作用，霍尔不稳定性被激发，其增长率为旋转周期的数量级。
2007-01-04 astro-ph
Energy flux of Alfven waves in weakly ionized plasma
太阳光球层中的过冲对流运动经常被认为是激发阿尔文波的源。然而，光球是a）非常弱的电离，和，b）在这个区域中的等离子体粒子的动力学受到等离子体中性碰撞的严重影响。这项工作的目的是检查这两个事实对上述情况的后果及其对电磁波的影响。结果表明，光球中的离子和电子都是非磁化的，它们与中性粒子的碰撞频率远大于回旋频率。这意味着最终的阿尔芬型电磁扰动也必须涉及中性粒子。这具有以下严重后果：i）在存在扰动的情况下，整个流体（等离子体+中性粒子）移动; ii）阿尔文速度包括总的（等离子体+中性粒子）密度，因此与无碰撞的情况相比要小得多; iii）单位体积的扰动速度，现在包括等离子体和中性粒子，与理想的情况相比要小得多（无碰撞）情况;以及iv）与理想情况相比，给定参数的相应波能通量变得小得多。
2008-05-29 astro-ph
A three-dimensional numerical method for modelling weakly ionized plasmas
在磁场作用下的天体物理流体常采用单流体或双流体近似。然而，在弱电离等离子体的情况下，这可能是不合适的，因为多个组成物质对碰撞力和非碰撞力的响应不同。因此，例如在致密的分子云和原恒星吸积盘中，等离子体的电导率可能是高度各向异性的，导致霍尔和双极扩散等现象强烈影响动力学。扩散过程限制了传统数值格式的稳定性，而传统数值格式在本质上不是隐式的。此外，最近的工作建立了一个大的霍尔项可以施加一个额外的严重的稳定性限制标准显式计划。继以前的文件，提出了一维的情况下，我们描述了一个完全三维的方法，放松正常的限制，多流体过程的显式计划。这是通过将鲜为人知的超时间步进技术应用于局部等离子体静止坐标系中磁场的演化算子的对称（双极）分量，以及新的霍尔扩散方案应用于斜对称（霍尔）分量来实现的。
2006-12-20 astro-ph
Hall magnetohydrodynamics of partially ionized plasmas
当电子能够随磁场漂移而离子不能时，在等离子体中产生霍尔效应。在完全电离的等离子体中，由于较大的离子惯性，这发生在离子和电子回旋频率之间的频率。典型地，该频率范围远高于感兴趣的频率（诸如所考虑的系统的动态频率）并且可以被忽略。然而，在弱电离介质中，霍尔效应通过不同的机制产生-中性碰撞优先使离子与磁场解耦。这通常发生在低得多的频率和霍尔效应可能在弱电离系统，如地球的电离层和原行星盘的动力学中发挥重要作用。为了澄清这些机制之间的关系，我们开发了一个近似的单流体描述的部分电离的等离子体，成为完全电离和弱电离的限制。我们的处理包括欧姆，双极和霍尔扩散的影响。我们表明，霍尔效应是相关的部分电离介质的动力学时，动力学频率超过离子体质量密度的比倍的离子-回旋频率，即霍尔频率。相应的长度尺度与离子与体质量密度比以及离子-霍尔β参数成反比。
2008-01-21 astro-ph
Thermal instabilities in Active Galactic Nuclei: the case of thin vs. thick ionized media
我们已经研究了活动星系核（AGN）的背景下，解决薄和厚（分层）X射线照射介质的情况下的热不稳定性。为此，我们比较了不同模型在压力平衡中的行为。电离气体在压力平衡显示温度的不连续性，但很难处理，可以模拟与转移光电离代码TITAN。我们的代码允许在S曲线的多分支区域中选择热稳定解和冷稳定解，然后使用所选解计算完全一致的光电离模型。这是第一次，现在可以比较真正的稳定的解决方案模型与通常使用的近似解决方案模型。我们的研究可以应用于任何压力平衡条件下的介质，例如恒定的气体压力，恒定的总压，或流体静压平衡;它们可以被用来模拟活动星系核中的辐照吸积盘，在1型活动星系核的暖吸收体，或在2型活动星系核中的X射线线发射气体。
2006-12-01 astro-ph
Small Structures via Thermal Instability of Partially Ionized Plasma. I. Condensation Mode
用线性微扰分析方法研究了部分电离等离子体的热不稳定性。根据以前的研究在一个流体的方法，热不稳定性被抑制，由于磁压力。然而，以往的研究没有将流动视为由离子和中性粒子组成的两种流体，没有精确地考虑离子-中性粒子摩擦的影响。在此基础上，我们讨论了两种流体的离子-中性摩擦对热不稳定性增长的影响。根据我们的研究，（1）只有当磁场和摩擦足够强时，中性粒子的平均分子量才能通过离子-中性粒子摩擦抑制不稳定性。由于摩擦而产生的抑制甚至沿磁力线发生。如果磁场和摩擦力不是很强，不稳定性就不稳定。(2)摩擦和磁场的作用主要是降低了弱电离等离子体热不稳定性的增长率。(3)摩擦的影响不影响热不稳定性的临界波长λ F。由此，即使在存在磁场的情况下，弱电离等离子体的Δ F也不会增大。我们坚持认为，弱电离等离子体在磁场中的热不稳定性即使在小尺度下也会增长，而在单流体等离子体假设下的不稳定性由于磁场的稳定性而不会增长。(4)由于摩擦在较大尺度上是有效的，不稳定性增长率的最大值波长随增长率的减小而缩短。因此，预计会出现比没有离子中性摩擦的结构更小的结构。
2007-10-25 astro-ph
Grain size distributions and photo-electric heating in ionized media
自从Spitzer的开创性研究以来，人们已经广泛认识到颗粒在光电离环境的加热和冷却中起着重要作用。一个详细的代码是必要的模型颗粒在光电离介质。在本文中，我们将使用光谱合成代码云为此目的。该代码的颗粒模型最近进行了全面升级。这部分是新开发的混合颗粒电荷模型，这将详细描述。该模型允许非常小的颗粒的离散电荷状态被精确地建模，同时避免了完全解析大颗粒的电荷分布的开销，从而使得模型准确且计算效率高。与Weingartner和Draine（2001）的完全解析电荷态模型的综合比较表明，对于实际的粒径分布，该模型的一致性非常令人满意。本文采用H Ⅱ区和行星状星云的标准模型，并在具有不同粒度分布的模型中加入尘埃成分，研究了粒度分布对光电离区谱线发射的影响。模型的比较表明，不同的尺寸分布有显着的影响发射光谱，以及影响电离平衡。这些结果清楚地表明，晶粒尺寸分布是光电离模型中的一个重要参数。
2004-03-24 astro-ph
CNO Line Radiation and the X-ray Bowen Fluorescence Mechanism in Optically-Thick, Highly-Ionized Media
研究了高温、光学厚度、高电离介质中重叠X射线线的辐射转移效应。一个特定的例子，其中O VIII的Ly-alpha二重峰在频率上与N VII的Ly-zeta线相一致，详细研究了对紧急线光谱的性质的影响。我们解决的辐射转移方程研究的能量传输的共振线辐射在一个静态的，无限的，平面平行的几何形状，这是用来计算的破坏/逃逸概率为每条线的各种总的光学厚度的介质，以及破坏概率的基本光电不透明度的来源。据发现，O VIII Ly-alpha线辐射的大部分可以被N VII破坏，这可能导致O VIII Ly-alpha/N VII Ly-alpha线强度比的逆转，类似于在非太阳丰度下可能看到的。电离的碳和氮的光电吸收也可以随后增加这些离子的发射线强度。我们发现，线比，这是成正比的丰度比在光学薄等离子体，是不是真正的CNO丰度的良好指标。相反，假设光学薄条件下的全球光谱模型可能会产生不正确的丰度估计相比，观察，特别是如果光学深度是大的。其他潜在的重要的重叠线和连续的X射线波段也确定和他们可能的相关性，最近的高分辨率光谱观测与钱德拉和XMM-牛顿进行了简要讨论。
2003-05-27 astro-ph
Viscosity Mechanisms in Accretion Disks
在磁化的吸积盘中发展的自持湍流在弱电离的、静止的近距离双星盘中被抑制。因为在静止时吸积仍在进行，另一种粘性机制在这些系统中起作用。SU UMa矮新星的复发时间与它们的质量比的关系支持螺旋波或冲击波潮汐引起的伴星作为主要的过程负责吸积在静止的磁盘。在缺乏大质量伴星的系统中，其他弱电离的气体盘必须依赖另一种传输机制，否则它们可能基本上是被动的。
2000-09-01 astro-ph
Turbulent Ambipolar Diffusion: Numerical Studies in 2D
在理想的磁流体动力学条件下，磁场强度应与星际介质（ISM）的密度相关。然而，观察表明，这种相关性很弱。双极扩散可以降低弱电离介质中的通量质量比;然而，除了在致密分子云中，它通常被认为太慢而不能在ISM中发挥重要作用。在天体物理学问题中，湍流经常被用来增加运动理论所预测的（非常慢的）层流值之上的传输速率。我们描述了一系列的数值实验，解决弱电离气体中的磁场湍流输运问题。我们表明，受到各种几何和物理的限制，在弱电离介质中的湍流迅速扩散的磁通量质量比，通过建立可观的离子中性漂移小尺度。这些结果适用于ISM中的场强-密度关联，以及原恒星和吸积盘场或原恒星喷流等通量系统与周围物质的合并，以及银河系磁场的垂直输运。
2003-09-10 astro-ph
Ambipolar Filamentation of Turbulent Magnetic Fields : A numerical simulation
我们提出了一个2-D，两种流体（离子和中性）模拟的双极的双极性的过程中，磁化，弱电离等离子体被搅拌的双极频率范围内的湍流的结果。在大多数电离区域中的中性粒子的较高湍流速度引起非线性力将它们赶出这些区域，使得初始电离不均匀性被强烈放大。这种效应，即双极磁致伸缩，使离子和磁通量凝聚并从中性粒子中分离出来，从而形成一种超导结构。
2000-05-18 astro-ph
Ionized Gas in the First 10 kpc of the Interstellar Galactic Halo
我们介绍了位于球状星团Messier 3中的后渐近巨星分支恒星von Zeipel 1128（l = 42.5，b =+78.7; z = 10.0 kpc）的FUSE观测结果。FUSE观测覆盖波长范围905 - 1187埃，分辨率约为20 km/s（FWHM）。这些数据显示了许多光球层和星际吸收线，包括与沿着这条视线的星际介质的暖中性、暖电离和高电离相有关的离子的吸收。电离氢占沿着这条视线的总氢柱的> 12%，最有可能约45%，其中大部分与温暖的电离相有关。朝向冯蔡佩尔1128的温暖电离和中性介质具有非常相似的气相丰度和运动学：在厚盘的这个区域中的中性和电离气体是密切相关的。强烈的O VI吸收被认为是与温暖的电离气体相同的中心速度，虽然O VI速度色散要高得多（西格玛= 32公里/秒）。几乎所有的O VI都是在看到较低电离气体的速度下发现的，这表明O VI和WNM/WIM探针正在追踪相同结构的不同部分（例如，OVI可以驻留在WNM/WIM云周围的接口中）。我们没有看到与球状星团梅西耶3本身或冯蔡佩尔1128的星周环境有关的星际吸收的证据。在冯·蔡佩尔1128的方向上，既没有看到高速云吸收（v（LSR）> 125 km/s），也没有看到高速弥散气体（sigma~60 km/s）。[删节]
2002-11-20 astro-ph
FUSE Observations of the Magellanic Bridge Gas toward Two Early-Type Stars: Molecules, Physical Conditions, and Relative Abundance
讨论了麦哲伦桥低密度低金属丰度气体中的两颗早型星DI 1388和DGIK 975的FUSE观测结果。对于DI 1388，FUSE观测显示分子氢、O VI和许多其他原子或离子的吸收跃迁，这意味着在复杂的排列中存在多个气相。甲基溴的相对丰度模式是由于不同程度的消耗到尘埃类似的晕云。N/O比接近太阳，远高于阻尼Ly-alpha系统中的N/O，这意味着随后的恒星加工可以解释MB中氮的起源。在这个方向上的扩散分子云具有低的柱密度和低的分子分数。H2在麦哲伦流和MB中都被观测到，但大质量恒星只在MB中形成，这意味着它们之间的物理过程明显不同。在MB中，一些H2可能通过潮汐相互作用从SMC中被拉出，但一些也可能在可能发生恒星形成的致密云中原位形成。对于DGIK 975，中性，弱和高度电离的物种的存在表明，这条视线也有几个复杂的气相。朝向两颗恒星的O VI，C IV和Si IV的高度电离物质具有非常广泛的特征，表明存在不同速度的热气体的多种成分。几个来源（湍流混合层、传导加热和冷却流的组合）可能有助于MB中高度电离气体的产生。最后，本研究证实了以前的结果，高速云HVC 291.5-41.2+80主要是由弱离子和高离子组成的电离。高离子比率与喷泉流模型中的辐射冷却气体一致。
2002-09-03 astro-ph
Origins of the Highly Ionized Gas along the Line of Sight towards HD 116852
我们提出了哈勃空间望远镜成像光谱仪（HST/STIS）和远紫外光谱探测器（FUSE）的观测高离子星际吸收沿视线HD 116852。HD 116852是一颗位于低星系晕中的O 9 III型恒星，距离银河平面-1.3 kpc，方向l = 304.9，b =-16.1。STIS E140 H光栅观测提供了Si IV，C IV和NV的共振双峰的高分辨率（FWHM = 2.7 km/s）光谱。这些数据由O VI的中等分辨率（FWHM = 20 km/s）FUSE光谱补充。我们发现三种不同类型的高度电离的气体存在于数据中的证据。首先，在Si IV和C IV剖面中分辨出两个窄吸收分量，近似LSR速度为-36和-10 km/s。这些狭窄的成分似乎产生于与诺玛和人马座旋臂有关的气体中，z距离分别约为-1.0和-0.5 kpc。其次，我们检测到一个中等宽度的组件在C IV和Si IV，在17公里/秒，我们建议可能会出现在导电界面之间的边界低柱密度中性或弱电离云和周围的热介质。最后，一个广泛的碰撞电离的气体成分负责生产的平滑N V和O VI的配置文件进行观察，这种吸收也存在于一个较小的程度上的Si IV和C IV的配置文件。广泛的O VI吸收观察到的速度从广泛的C IV组件位移了近20公里/秒，一个量大到足以表明这两个离子可能不会共存于同一物理位置。
2002-09-26 astro-ph
