The Possibly Remnant Massive Outflow in G5.89-0.39: I - Observations and Initial MHD Simulations
我们获得了与UCHII区有关的大尺度外流图,其中CO和~(13)CO(J = 3 - 2),SiO(J = 8 - 7,J = 5 - 4),SO_2(13(2,12)-13(1,13))和H_(13)CO~+(J = 4 - 3)的G5.89 - 0.39。从这些图中我们已经能够确定大尺度外流的质量(3.3 M_sun)、动量(96 M_sun km/s)、能量(3.5 × 10 ^{46} erg)、机械光度(141 L_sun)和质量损失率(~1 × 10 ^{-3} M_sun/yr)。利用观测得到的参数指导了三维磁流体动力学模型的建立。通过观测和模拟相结合,我们认为,大规模的外流可能是倾斜约45度的视线,和射流夹带所观察到的分子外流可能已经活跃了1000年,一半的外流运动学年龄。
2006-03-09 astro-ph
3-D SPH Simulations of HD and MHD Jets
本文基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics)技术,对超声速辐射冷却射流在均匀和分层环境中的传播进行了全三维流体动力学和磁流体动力学模拟。
1995-10-27 astro-ph
MHD simulations of radiative jets from young stellar objects: Halpha emission
本文采用二维轴对称模拟方法研究了射流中的H $α$发射。我们比较从流体动力学(HD)模拟获得的排放与磁流体动力学(MHD)模拟。假设磁场仅存在于射流中,并且具有环形配置。模拟具有随时间变化的喷射速度和不同的初始磁场强度。结果表明,相对于HD的情况下,磁化的情况下,在H $α$发射沿射流的增加。发射的增加是由于在MHD情况下射流的更好的准直,以及激波速度的小幅增加。这些结果可能有重要的影响,从年轻的恒星物体的喷流观测的解释。
2005-12-07 astro-ph
Ideal MHD solution to the $σ$ problem in Crab-like pulsar winds and general asymptotic analysis of magnetized outflows
利用相对论性、定常、轴对称、理想磁流体力学(MHD)理论,通过求解沿流场方向和跨场方向的动量方程,分析了脉冲星风的超阿尔文区。采用自相似模型,我们证明了理想MHD可以解释从高(>>1)到低(<<1)的$σ$,坡印廷物质的能量通量比的值的全部加速度。该解决方案还显示了从载流到返回电流制度的过渡,部分满足电流闭合条件。我们讨论的理想MHD制度的基础附近的边界条件是必要的,以便有所需的过渡,从高到低的$σ$在现实的距离,并认为这是一个可能的情况下,赤道风。检查的MHD渐近一般,我们扩展了Heyvaerts和诺曼和Chiueh,李,Begelman的分析,包括两个新的元素:类的准圆锥和抛物线场线形状,不排除一个有效的和更快的比对数加速,和过渡$σ=σ_c$之后,离心力(极向和方位角)是占主导地位的条款在transfield力平衡方程。
2003-09-10 astro-ph
The Role of MHD in the ICM and its Interactions with AGN Outflows
磁场可能在ICMs的动力学和热力学以及它们与AGN的相互作用中起着核心作用,尽管这些场通常贡献相对较小的压力;即,ICM是"高- $β$"血浆。更典型的是,磁场的作用是通过对带电粒子行为的“微观”影响,以及通过磁张力来实现的,磁张力在亚音速、高$β$流中仍然很重要。我简要地回顾这些问题,同时探讨的基本问题,使用常用的磁流体力学模型在ICM库仑散射时,平均自由程有时可以超过几十千秒差距。
2007-08-17 astro-ph
Relativistic MHD Simulations of Jets with Toroidal Magnetic Fields
本文将Mignone & Bodo的相对论HLLC近似Riemann解应用于磁场法向分量为零的磁化流。通过研究具有环形磁场的轴对称喷流的传播,在二维情况下验证了该数值格式。选定的射流模型表明,HLLC求解器产生更清晰的接触和剪切波的分辨率和更好的收敛性能比传统的HLL方法。
2005-11-28 astro-ph
MHD simulations of the collapsar model for GRBs
我们目前的结果,从轴对称,时间相关的磁流体动力学(MHD)模拟的伽马射线暴的Bronsar模型。我们的主要结论是,在MHSAR模型中,MHD效应本身就能够发射、加速和维持强极性外流。我们还发现,外流是坡印廷通量为主,并指出,这为随后的生产重子贫火球提供了有利的初始条件。
2003-12-11 astro-ph
3-D General Relativistic MHD Simulations of Generating Jets
我们已经完成了第一个完整的3-D GRMHD模拟与史瓦西黑洞的自由落体日冕。初始模拟结果表明,在以前的轴对称模拟中创建的射流。然而,产生射流的时间比2-D模拟中的时间长。我们预计,由于额外的方位角尺寸的射流形成的动力学可以修改。
2002-02-21 astro-ph
Two-component magnetohydrodynamical outflows around young stellar objects Interplay between stellar magnetospheric winds and disc-driven jets
我们提出了有史以来第一次模拟的非理想磁流体动力学(MHD)恒星磁层风与磁盘驱动的喷气机的电阻和粘性吸积盘自洽描述。这些创新的MHD模拟致力于研究恒星风(具有不同的喷射质量率)和嵌入恒星风的MHD盘驱动射流之间的相互作用。用VAC程序对跨磁声准直磁流体外流进行了数值研究。我们首先研究了发生在磁粘吸积盘中的各种角动量输运。然后,我们分析的修改引起的流出的两个组件之间的相互作用。我们的模拟表明,由于热压力和洛伦兹力的作用,中心天体的热日冕加速了内部外流。在我们的框架中,热加速是由湍流耗散的磁能产生的加热来维持的。相反,从电阻吸积盘发射的外流主要由磁离心力加速。{The模拟表明,在湍流充分发展的近均分薄磁化圆盘中,MHD圆盘驱动的流出比粘性效应更有效地提取角动量。我们还表明,当一个密集的内部恒星风发生时,所产生的磁盘驱动的射流具有不同的结构,即磁结构的极向磁场线更倾斜,因为恒星风造成的压力。这种修改导致在盘驱动的射流和更大的径向延伸,这是在更好的协议与观察,除了更一致的质量喷射率提高。
2006-08-31 astro-ph
The Acceleration Mechanism of Resistive MHD Jets Launched from Accretion Disks
本文分析了非线性电阻性磁流体动力学(MHD)模拟射流形成的结果,研究了轴对称电阻性MHD射流的加速机制。初始状态是一个恒定的角动量,多变的环面通过弱均匀的垂直磁场。应用扩展到电阻MHD方程的CIP-MOCCT格式模拟了圆环的时间演化。我们进行了模拟高达50个旋转周期的最内半径的磁盘从环面吸积。通过计算拉格朗日试验粒子的受力,研究了阻力射流的加速力和特性。由于在电阻模型中圆盘的旋转轴与磁场线之间的夹角比在理想MHD模型中的小,因此磁离心加速度较小。在电阻模型中,沿磁场线的有效电势在$z \sim 0.5r_0$附近具有最大值,其中$r_0$是初始圆环密度最大的半径。在圆盘材料被压力梯度力提升到这个高度之后,喷射被发射。即使在这种情况下,围绕慢磁声点的主要加速力是磁离心力。阻力MHD喷流的功率与圆盘中通过质量吸积释放的机械能相当。焦耳加热对于射流的形成不是必不可少的。
2004-11-26 astro-ph
Nonradial and nonpolytropic astrophysical outflows. V. Acceleration and collimation of self-similar winds
本文通过对轴对称等离子体的二维磁流体动力学(MHD)控制方程组中变量的非线性分离,分析了轴向低压下磁化旋转外流的精确模型。外流从中心引力源及其周围的吸积盘以亚音速和亚阿尔文速度开始,在穿过MHD临界点后,阿尔文马赫数可能达到很高的值。三大类型的解决方案被发现:(a)准直射流型流出的有效磁转子的流出是由磁环向应力限制;(b)准直流出的低效磁转子的流出是圆柱形的热压力梯度限制;(c)径向膨胀风型流出类似于太阳风。在大多数情况下,检查圆柱准直(射流型)流出自然出现的热和磁效应竞争的加速和约束的射流。所有的MHD体积力的相互作用,在加速和限制射流显示沿其所有的长度和几个参数。这些解可用于对天体物理外流的物理理解,例如与年轻恒星物体、行星状星云、河外喷流等有关的天体物理外流。
2002-05-14 astro-ph
A class of exact MHD models for astrophysical jets
本文研究了一类新的精确的和自洽的MHD解,它描述了一个磁化的和旋转的中心物体的大气中的稳定的和轴对称的流体磁流出,该物体可能带有一个轨道吸积盘。等离子体由热压力梯度以及磁旋转器和辐射力驱动以对抗重力。在Alfvenic和快速临界点,应用适当的临界条件。流出开始几乎径向,但在阿尔芬过渡和快速临界面之前遇到的磁箍缩力弯曲的极向流线成圆柱形射流型的形状。射流的终端速度、阿尔芬数、横截面积以及其最终压力和密度在距源较远的距离处获得均匀的值。研究的目的是给出一个分析讨论的二维相互作用的热压梯度,重力,洛伦兹力和惯性力在加速和准直的磁流体动力学流。模型的参数研究也给出了,以及其适用性的一个简单的草图,从各种天体物理对象的准直流出的自洽建模。{The分析的模型成功地给出了第一次一个精确的和自洽的MHD解喷流型流出从恒星表面延伸到无限远,它可以是超快的,在协议的MHD因果关系原则。
1999-02-05 astro-ph
MHD Models of Axisymmetric Protostellar Jets
我们提出了一系列的轴对称的时间相关的磁流体动力学(MHD)模拟的冷却,过密的射流,与年轻的恒星物体的流出的属性的动机的传播的结果。各种各样的初始场强和配置进行了探讨稳定和随时间变化(脉冲)射流。在预冲击射流束中,即使是强度B < 60微G的明显弱的磁场也可以对动力学产生显著影响,例如通过改变由冷却气体形成的薄壳的密度、宽度和碎裂。线性分析预测,轴对称捏模式的MHD开尔文-亥姆霍兹不稳定性应该只增长缓慢的高度supermagnetosonic射流研究在这里,我们没有发现他们在我们的模拟证据。我们的一些模型出现不稳定的电流驱动的箍缩模式,但由此产生的压力和密度的变化在射流束中引起的并不大,使这种机制不太可能在射流束中的发射结的来源。在脉冲射流的情况下,径向环向应力将脉冲中的冲击射流材料限制在轴上,导致与纯流体动力学模型相比脉冲中的密度更高。
2000-03-08 astro-ph
Jet Formation in MHD Simulations
在这篇演讲中,我回顾了黑洞吸积盘和磁层的直接数值模拟中喷流形成的现状。我解决以下关键问题:什么是喷气机?发射机制是什么?飞机的起飞地点在哪里?什么是洛伦兹因子?打开角度是多少?喷流是如何校准的?同样重要的是,我还讨论了上述问题的答案如何依赖于模拟的初始条件等因素。最后,我讨论了这项研究未来可能的方向。
2008-10-02 astro-ph
MHD jets around galactic objects
我们提出了一个自相似的,稳态模型描述磁化吸积盘和磁流体动力学喷流。我们专注于在这样的结构中的热日冕的作用。这种电晕使圆盘能够发射各种类型的射流。通过考虑能量守恒,我们还提出了一个诊断的光度磁化盘,它可以解释一些观测到的银河系天体的签名。
2000-11-14 astro-ph
Stability and structure of analytical MHD jet formation models with a finite outer disk radius
有限半径吸积盘是从其内部发射天体物理喷流的强有力候选者,盘风被认为是这种磁准直外流的基本组成部分。唯一可用的解析MHD解决方案来描述磁盘驱动的射流是那些径向自相似的对称性的特点。径向自相似MHD模型通常有两个几何缺陷,即射流轴处的奇异性和不存在固有径向尺度,即射流形式上延伸到径向无穷远。因此,数值模拟是必要的,以延长解析解的轴,并施加一个物理边界在有限的径向距离。在这里,我们专注于研究施加的基础吸积盘(因此也流出)的拓扑结构,结构和径向自相似的解析MHD解的可变性的外半径的影响。初始条件由一个不变的和一个按比例缩小的解析解的混合体组成,一个用于射流,另一个用于其环境。在所有研究的情况下,我们发现在年底稳定的两个组件的解决方案。
2008-09-09 astro-ph
Stationary accretion disks launching super fast-magnetosonic MHD jets
我们提出了自相似模型的电阻粘性开普勒磁盘驱动非相对论磁流体动力学(MHD)射流成为超快磁声。我们表明,为了获得这样的解决方案,热压力必须是一个相当大的分数的极向磁压力在阿尔芬表面。这些稳定的解决方案,经历了一个reclimation冲击因果断开的驱动引擎,占结构与高温等离子体在亚Alfvenic区域。我们认为,只有非定常流出的几个磁盘动力学时间尺度的典型时间尺度可以产生,如果不满足适当的压力条件。
2003-12-05 astro-ph
Theoretical thermal X-ray spectra of relativistic MHD jets
高度相对论性的喷流很可能是由强磁场驱动的,并从围绕中心黑洞的吸积盘发射。应用由磁流体力学(MHD)方程计算的喷流参数(速度、密度、温度),导出了能量范围为0.2-10.1 keV的沿喷流的热X射线发光度。在这里,我们集中在银河系微类星体发射高度相对论喷流的情况下。对于5个太阳质量的中心天体和10^{-8}个太阳质量/年的喷流质量流率,我们得到了喷流X射线光度L_x ~ 10^{33}尔格\sec。Fe XXV和Fe XXVI的发射线清晰可见。考虑了相对论效应,如多普勒频移和多普勒助推的不同倾斜的射流轴。由于所选择的MHD射流的几何形状,内部X射线发射部分尚未准直。因此,取决于视角,多普勒增强在总光谱中不起主要作用。
2002-04-04 astro-ph
MHD Jets, Flares, and Gamma Ray Bursts
简要回顾了最近对吸积盘MHD喷流的数值模拟,重点讨论了喷流速度的标度律和磁重联在吸积盘、喷流和耀斑中与时间变化的关系。在此基础上,对伽马射线暴(对数正态分布)的峰值强度、峰值间隔和峰值持续时间的统计特性不同于太阳耀斑和黑洞吸积盘(幂律分布)的原因给出了可能的解释。基于这些考虑,本文提出了一个新的伽马射线暴中心引擎模型--“磁化等离子体团模型”。(see http://www.kwasan.kyoto-u.ac.jp/~shibata/grb_final/grb.pdf下载PDF文件,包括文本和数字)
2003-03-12 astro-ph
Structure and Stability of Keplerian MHD Jets
MHD射流平衡,取决于源的属性得到使用一个简化的模型为固定的,轴对称的和旋转的磁化流出。目前的旋转定律比以前考虑的更复杂,包括开普勒圆盘。随之而来的射流有一个密集的,载流的中央核心,周围环绕着一个带有回流的外圈。射流的中间部分几乎没有电流,并且是磁性主导的。大部分动量位于致密核心的轴周围,该区域可能主导射流的动力学。我们解决的线性稳定性和非线性发展的不稳定性,我们的模型,使用分析和2.5-D数值模拟的。在模拟中看到的不稳定性发展的波长和增长时间,以及匹配的稳定性分析。在这项工作中探索的模式可能会提供一个自然的解释,在天体物理喷流中观察到的结。
1999-12-15 astro-ph
MHD Supernova Jets: The Missing Link
我们回顾了喷流产生理论的最新进展,特别强调了以下可能性:1)在超新星核心坍缩后的最初几秒钟内产生强大的喷流; 2)这些喷流对不对称爆炸本身负有责任。目前流行的喷流产生机制是电动机制,其中带电等离子体被固定在原脉冲星中的旋转磁场产生的电场加速。最近对银河系喷流源的观测为{ \em all}这些源如何相互关联提供了重要线索,无论是在驱动喷流的物理机制中,还是在创造有利于喷流形成的条件的天体物理机制中。我们提出了一个宏伟的进化计划,试图在此基础上统一这些来源,MHD超新星提供了缺失的一环。我们还讨论了在采用这一方案(或另一方案)之前必须解决的几个重要问题。
2003-12-02 astro-ph
Jet simulations extending radially self-similar MHD models
本文以Blandford & Payne解析算例为原型,对磁流体径向自相似射流进行了数值模拟。达到最终的稳定状态是有效的旋转轴附近,也在磁盘上的经典分析模型无法提供物理上可接受的解决方案,在大的距离。流出开始与亚慢磁音速,随后穿过所有相关的MHD临界点和相应的磁音速分界面。这些特性与马赫锥一起被绘制出来,超快磁声外流满足MHD因果关系。最后的解决方案仍然足够接近的分析,从而被证明是拓扑稳定和强大的各种边界条件。
2005-12-08 astro-ph
Hydrodynamical Simulations of Jet- and Wind-driven Protostellar Outflows
我们提出了二维流体动力学模拟的喷气和风驱动模型的原恒星外流,以便进行详细的比较所观察到的分子外流的运动学。比较不同的模拟与观察,我们发现,一些外流,例如,HH 212显示了与喷气驱动模型一致的特征,而其他的,例如,VLA 05487,与风力驱动模型一致。
2001-04-23 astro-ph
Disk Winds, Jets, and Outflows: Theoretical and Computational Foundations
我们回顾了盘风,喷流和外流的理论和计算研究的进展,包括:吸积和喷流之间的联系,从磁化磁盘的喷射发射,喷流和磁盘的耦合演化,磁化的年轻恒星的相互作用与周围的磁盘和流出的相关性,最后,喷流形成和引力坍缩之间的联系。我们还解决的预测,该理论使喷流运动学,准直和旋转,最近已被证实的高空间和光谱分辨率的观测。盘风有一个普遍的特征,可以解释大质量恒星和褐矮星形成过程中的喷流和外流。
2006-03-21 astro-ph
Jets and Outflows From Advective Accretion Disks
喷流和外流必须直接从吸积盘和流入中产生,特别是当中心引力物体是紧凑的,如中子星和黑洞,并且它们本身{ \it not}质量损失时。在这里,我们回顾形成的急流从平流流入。我们发现,离心压力支持的边界层(CENBOL)的黑洞可能在产生外流起着至关重要的作用。CENBOL不存在于开普勒圆盘中。因此,高能喷流的形成与致密物体附近的次开普勒流直接相关。
2000-12-29 astro-ph
Systematic construction of exact MHD models for astrophysical winds and jets
通过一个系统的方法,我们构造了一般类的精确和自洽的轴对称MHD的解决方案描述流起源于附近的环境中的一个中心引力天体。统一方案包含两大组精确的MHD流出模型,(I)球面临界面的径向自相似模型和(II)圆锥临界面的径向自相似模型。该分类包括已知的多方模型,如经典的帕克模型的恒星风和布兰德福德和佩恩(1982)模型的盘风;它也包含非多方模型,如那些风/喷流在Sauty和Tsinganos(1994),利马等人(1996)和Trussoni等人(1997)。除了统一这些已知的情况下,一个共同的计划,出现了几个新的类和一些简要的分析,他们可以探索进一步了解的物理性质的MHD流出的各种磁化和旋转天体在恒星或星系系统。
1998-12-18 astro-ph
MHD models and synthetic synchrotron maps for the jet of M87
本文提出了M87喷流的自洽MHD模型。该模型包括两个不同的区域:一个内部的相对论外流,我们确定与所观察到的射流,和外部冷盘风。虽然前者由于其高的有效惯性而不能有效地自准直,但后者通过磁离心机构满足有效准直的所有条件。考虑到内部流的有效惯性和外盘风的准直效率之间的正确平衡,相对论流被磁限制到一个很好的准直光束的参数范围很广,并匹配的测量M87在几个数量级的空间范围内的开度角。在这项工作的第二部分,我们提出了我们的MHD模型的合成同步辐射图。原则上,两区模型可以再现射电观测中看到的形态结构,因为穿过喷流的中心峰值剖面靠近源,边缘明亮的喷流进一步向下,以及靠近HST-1位置的明亮结。然而,很难将所有特征协调成一组参数。
2007-12-17 astro-ph
Jets and high-velocity bullets in the Orion A outflows. Is the IRc2 outflow powered by a variable jet?
我们提出了高灵敏度的高速(HV)CO排放对周围的IRc 2和猎户座-S在猎户座A分子云的分子外流的地图。该图显示了HV子弹在两个流出物中的存在,其速度在40- 80 kms-1之间,与环境气体速度。与IRc 2流出相关的蓝移和红移CO HV子弹分布在薄(12”-20”,0.02-0.04pc)椭圆环状结构中,尺寸约为10“x50”(0.02x0.1pc)。在最极端的蓝移和红移速度(EHV)下的CO发射峰值在源I以北20”处,就在HV子弹的环内。IRc 2周围的低速H2O脉泽和H2* 子弹位于CO HV子弹环的内边缘,并围绕着超高压CO发射。此外,高速H_2O脉泽与超高压CO辐射有很好的关联。这种形态是一致的模型的射流驱动的分子外流取向接近视线。在Orion-S外流中,CO HV子弹的形态呈东南-西北方向的双极结构,H_2O脉泽只在激发源和CO HV子弹之间的低速区出现。CO HV子弹的形态、H_2O脉泽的径向速度和空间分布,以及IRc 2周围的H_2 ~* 特征,都与一个由方向可变的喷流驱动的模型相一致。在这种情况下,IRc 2外流中H_2O脉泽的大横向速度约为18 kms ~(-1),支持了射流和壳状外流之间的进化联系。
1999-04-08 astro-ph
Three-dimensional MHD simulations of Radiatively cooling, Pulsed Jets
本文通过全三维光滑粒子磁流体动力学数值模拟,研究了不同初始磁场拓扑结构和强度($B \simeq 260 μ$ G-0)下,磁场对过密、辐射冷却脉冲射流的影响。先前在涉及不同磁场配置的2-D模拟中检测到的相对差异在3-D流中减小。虽然存在的环形磁组件可以修改的形态接近的喷射头抑制其碎片在早期的射流演化,如以前在文献中报道的,脉冲诱导的内部结的影响导致出现一个复杂的形态在喷射头(所需的观察H-H射流),即使在MHD射流模型与环形组件。磁场的存在也可以显著改变内部工作表面的详细结构和发射特性。磁场强度的增加改善了射流准直性,并放大了密度(放大倍数高达1.4和4)和Hα $ intensity (by factors up to 4, and 5) behind the knots of jets with helical field and $ β \simeq 1-0.1 $ (respectively), relative to a non magnetic jet. As a consequence, the corresponding $ I_{[SII]} }/ I_{H} α} $ ratio (which is frequently used to determine the excitation level of HH objects) can be decreased…
2001-06-26 astro-ph
Warping of Accretion Disks with Magnetically Driven Outflows: A Possible Origin for Jet Precession
目前对活动星系核、X射线双星和年轻星体的外流/喷流的理论模型涉及穿过底层吸积盘的大尺度磁场。我们认为,这样一个磁盘受到翘曲不稳定性和逆行进动驱动与流出的磁矩。圆盘翘曲的生长时间尺度和进动周期与圆盘的径向下落时间具有一定的数量级。这些影响可能与射流进动和许多系统中观察到的其他变化有关。
2003-05-31 astro-ph
Magnetized Accretion-Ejection Structures: 2.5D MHD simulations of continuous Ideal Jet launching from resistive accretion disks
我们提出了一个磁化的吸积盘发射trans-Alfvenic喷流的数值磁流体动力学(MHD)模拟。这些模拟,在一个2.5维的时间相关的多方电阻MHD框架,模型的电阻吸积盘通过初始垂直磁场线程。电阻率仅在圆盘内部才是重要的,并被规定为eta = alpha_m V_AH exp(-2Z^2/H^2),其中V_A代表阿尔芬速度,H是圆盘刻度高度,系数alpha_m小于1。通过在几十个动态磁盘时间尺度上进行模拟,我们表明,发射的准直流出发生自洽和喷射的物质是连续的和准静止的。这是有史以来第一次模拟的阻力吸积盘发射非瞬态理想MHD射流。大约有15%的吸积物质被持续地喷出。这种外流被安全地表征为射流,因为流动变得超快磁声,准直良好,并达到准稳态。我们提出了一个完整的说明和解释的“吸积喷射”机制,导致从磁化吸积盘形成射流。特别是,磁盘内的磁转矩制动的物质方位角,并允许吸积,而它是负责一个有效的磁离心加速射流。因此,磁场引导盘角动量并为射流加速和准直提供动力。射流起源于内部磁盘区域之间的热量和磁力达到均分。一个中空的,超快的致密物质磁声壳层是原始场向内平流的自然结果。
2002-08-26 astro-ph
On Radiative Acceleration of Jets and Outflows from Advective Disks
喷流和外流是由黑洞周围的平流吸积流形成的。来自离心势垒的硬光子直接撞击电子并在其上沉积动量。对于光学厚的流动,这种沉积是没有效率的,但对于光学薄的流动,物质可以被加速到相对论速度。事实上,即使是被束缚的物质也可以通过连续的沉积而被释放出来。我们讨论这些可能性。
2000-12-29 astro-ph
Magnetic Fields in Paradigms of Planetary Nebulae and Related MHD Frontiers
许多(如果不是全部的话)后AGB恒星系统迅速从球形过渡到强大的非球形行星前星云(pPNE)流出阶段,然后逐渐减弱为PNE。pPNe流出物需要发动机旋转能量和将该能量提取到准直流出物中的机构。仅仅辐射和旋转是不够的,但是旋转、差动旋转和大尺度磁场之间的共生仍然是有希望的。目前演化恒星中磁场的观测证据暗示了动态重要的磁场,但理论和观测都充满了研究机会。我讨论如何磁流体动力学外流可能会出现在pPNe和PNe和区分不同的方法,解决塑造与那些解决发射和塑造。不能排除涉及单星发电机、双星驱动发电机或吸积发动机的情况。一个吸引人的范例涉及吸积到主要的后AGB白矮星核心从一个低质量的同伴,其衰减吸积供应率owers第一次的pPNe,然后较低的光度PNe。确定不同MHD发动机的观测特征是一项正在进行的工作。吸积盘理论和大规模发电机提出了许多他们自己的基本挑战,其中一些我在更广泛的背景下讨论。
2008-12-14 astro-ph
Nonradial and nonpolytropic astrophysical outflows VI. Overpressured winds and jets
通过对轴对称等离子体的磁流体动力学(MHD)方程组中的变量进行非线性分离,我们分析了一个精确的磁化和旋转外流模型,该模型在其轴上温度更高,压力更大。这些外流从中心引力源及其周围的吸积盘开始以亚音速和亚阿尔文速度流出。随后,它们通过热加速和磁离心加速,从而越过适当的MHD临界点,达到高的阿尔文马赫数。三种类型的解决方案被发现:(a)准直射流型外流从有效的磁转子与磁环向应力的流动限制;(b)径向膨胀的风型外流类似于太阳风,从低效的磁转子或强烈超压源;(c)终止的解决方案,在梁的宽度的振荡幅度增加。与以前研究的负压外流相比,从准直射流到非准直风的过渡在适当的参数空间中是不连续的,其中没有固定的解决方案是found. Superfast在无穷远的解决方案被过滤的三个临界面对应于三个已知的限制特性或分离线的MHD风理论。准直和终止的解决方案跨越慢,阿尔文和快速磁声临界点。径向扩展的解决方案通过缓慢和阿尔文临界点,而最后的边界条件是强加的,要求压力在无穷远处消失。
2004-06-14 astro-ph
3D Relativistic MHD Simulations of Magnetized Spine-Sheath Relativistic Jets
我们已经进行了数值模拟的弱和强磁化相对论射流嵌入在弱和强磁化的固定或温和的相对论(0.5c)鞘使用RAISHIN代码。在数值模拟中,我们对一个洛伦兹因子γ=2.5的射流进行了旋进,以打破初始平衡位形。数值模拟的结果进行了比较,从正常模式分析的线性化RMHD方程描述了一个均匀的轴向磁化的圆柱形相对论性喷流嵌入在一个均匀的轴向磁化移动鞘的理论预测。数值模拟结果证实了弱磁化系统在轻度相对论鞘流作用下的稳定性增强到Kelvin-Helmholtz不稳定性,强磁化系统在轻度相对论鞘流作用下的稳定性增强.
2006-11-06 astro-ph
On the matter entrainment by stellar jets and the acceleration of molecular outflows
我们研究,通过数值模拟,夹带过程中的超声速,辐射射流,在开尔文-亥姆霍兹不稳定性的演变过程中,在分子双极外流的加速问题的背景下,观察到在巨大的分子云。我们的研究结果表明,大部分的初始射流动量可以通过这个过程转移到周围的介质。因此,我们详细分析了不稳定性的演变,并比较了一些主要的观测性质的分子流出与夹带的材料,我们在我们的模拟中观察到的。特别是,我们发现一个很好的协议的质量与速度分布和外流准直结构,特别是当一个光射流移动到一个更密集的环境介质。这可能是(模糊的)光学喷流驱动强大的分子外流在分子云的内部区域的密集环境的情况下。
2000-09-06 astro-ph
On the central core in MHD winds and jets
我们证明了一维圆柱形式的Grad-Shafranov方程比经典的自相似方程更丰富,更适合于我们观测到的天体物理喷流。特别是,它使我们能够描述流的中心部分(因此也是能量最大的部分)。相对论和非相对论的版本进行了讨论。它示出,考虑到外部介质的有限压力,可以确定的磁通量内的中心核心。我们还发现,对于在原点附近以磁为主的非相对论性流动,只有在射流底部附近存在斜激波的情况下,才能构造出解,而在射流底部附近,附加加热将发生。
2008-10-27 astro-ph
3D MHD Simulations of Laboratory Plasma Jets
喷流和外流被认为是吸积现象的一个组成部分,与各种各样的物体有关。在这些系统中,磁场与吸积盘和/或磁化中心物体的相互作用被认为是等离子体加速和准直成射流和更宽角度流的原因。在本文中,我们提出了三维磁流体模拟磁驱动,辐射冷却实验室射流上产生的MAGPIE实验设备。一般的流出结构包括一个扩展的磁腔,其通过扩展的等离子体背景介质的压力准直,和一个磁约束射流,其在磁腔内发展。虽然这种结构本质上是短暂的,射流的不稳定性和磁腔的破坏最终导致其破裂,但系统中仍然会出现一个准直良好的多节射流;这种团块状形态让人想起在许多天体物理射流中观察到的情况。并讨论了角动量和轴向磁场在实验中引入的可能性。
2006-06-30 astro-ph
3-D Simulations of MHD Jets - The Stability Problem
采用非相对论三维磁流体动力学方法模拟了坡印廷磁通支配(PFD)射流。我们的研究重点是强磁化高超音速亚阿尔夫文流($C_{\rm s}^2 << V_{\rm jet}^2 < V_{\rm A}^2$)的传播和电流驱动(CD)扭结不稳定性的发展。这种不稳定性可能是负责的“摆动”结构中看到VLBI规模的活动星系核喷流。在本文中,我们研究了PFD射流在各种外部环境磁化气体分布,包括密度,压力和温度梯度的非线性行为。我们的数值计算结果表明,PFD射流可以开发扭结扭曲的trans-Alfvénic流的情况下,即使流本身仍然是强烈的磁性为主。在非线性发展的不稳定性,非轴对称模式增长的时间尺度的顺序阿尔文交叉时间(在喷流帧),并继续破坏喷流的运动学和磁结构。由于环境介质中的大尺度极向磁场,表面模式({ \it即},MHD Kelvin-Helmholtz不稳定性)被抑制。CD扭结模($m = 1$)比其它高阶模($m > 1$)增长得更快,这在很大程度上由洛伦兹力的径向分量驱动。
2003-12-02 astro-ph
A Global Jet/Circulation Model for Young Stars
强大的,高度准直的喷流,周围的双极分子外流,通常被观察到附近的年轻恒星天体(YSO)。在通常的恒星形成理论图中,从磁化的吸积盘中喷射出一股喷流,分子外流要么由喷流驱动,要么由来自吸积盘的更大范围的风驱动。在这里,我们提出了一个替代的全球模型的流量周围的YSO。除了驱动喷流的中央吸积-喷射发动机之外,分子外流由下落的物质提供动力,并遵循围绕中央物体的循环模式,而不一定被喷流夹带。结果表明,该模型产生了一个加热的压力驱动的流出与磁离心加速和准直。我们报告的解决方案,这个自相似模型的三个不同的部分,即射流,降落信封和循环的物质,最终形成的分子外流。吸积/流出阶段的这张新图片为YSO流出的几个观察到的特性提供了可能的解释。最相关的是大质量原恒星周围的高质量分子外流的存在,以及进入喷流的吸积流的实际比例(通常为0.1)。
2002-03-06 astro-ph
Relativistic MHD Winds from Rotating Neutron Stars
我们在这里回顾最近的数值结果有关的加速和准直相对论流出的中子星,我们讨论了它们的影响模型的磁星在其假设的初始高旋转状态。新的结果与不同的注入条件和延伸到更大的距离,从中央恒星也提出和讨论,表明,只有在弱磁化风的情况下,准直外流确实是可能的。最后,我们评论的可能性,新诞生的磁星可能触发伽玛暴,我们表明,数值结果不支持这样的假设。
2007-01-19 astro-ph
Spitzer imaging of the jet driving the NGC 2264 G outflow
我们提出了新的红外成像的NGC 2264 G原恒星外流区,获得了与斯皮策太空望远镜上的红阵列相机(IRAC)。在所有四个IRAC波段中清楚地检测到红色流出叶(东叶)中的射流,并且首次显示连续延伸通过CO观测追踪的红色流出叶的整个长度。红移喷流还延伸到一个深埋的0级源,VLA 2,证实了以前的建议,它是外流的驱动源(戈麦斯等,1994)。图像显示,红移喷流的最东端呈现出方向的多次变化。为了理解红移喷流形态,我们探讨了几种机制,可以产生这种明显的方向变化。从这个分析中,我们得出结论,在IRAC图像中可见的红移喷流结构和形态可以在很大程度上,虽然不是完全,解释了一个缓慢的旋进喷流(周期~8000年),主要是在天空的平面上。看来,所观察到的红移喷流方向的变化可能是足以占一个显着的一氧化碳排放中观察到的流出波瓣的扩大部分。
2007-11-08 astro-ph
Axisymmetric MHD simulations of the collapsar model for gamma-ray bursts
我们目前的结果,从轴对称,时间相关的磁流体动力学(MHD)模拟的伽马射线暴的Bronsar模型。我们开始模拟后,1.7 MSUN的25 MSUN前超新星恒星的铁核心已经崩溃,并研究随后的吸积7 MSUN氦信封上的中央黑洞形成的崩溃的铁核心。我们考虑一个球对称的祖先模型,但球对称性打破了一个小的,纬度依赖的角动量和弱径向磁场的介绍。我们的MHD模拟包括一个现实的状态方程,中微子冷却,氦的光致蜕变,和电阻加热。我们的主要结论是,在MHSAR模型中,MHD效应本身就能够发射、加速和维持强极性外流。我们还发现,外流是坡印廷通量为主,并指出,这为随后的生产重子贫火球提供了有利的初始条件。
2003-09-30 astro-ph
3D Simulations of MHD Jet Propagation Through Uniform and Stratified External Environments
我们提出了一套高分辨率的三维MHD模拟稳定轻,超音速射流,探讨射流马赫数和周围介质的影响,射流传播和能量沉积在长距离。结果进行比较,以简单的自相似缩放关系的形态演变的喷气驱动的结构和以前发表的二维模拟。在这项研究中,我们模拟了内部马赫数为3和12的光射流在均匀和分层大气中的传播,其长度超过100初始射流半径。传播的射流在周围大气中以热能的形式渐近地沉积其能流的大约一半,几乎与射流的马赫数或外部密度梯度无关。近四分之一的喷流总能量通量直接进入ICM的耗散加热,支持从活动星系核到集群介质的有效反馈的论点。剩余的能量主要存在于射流和茧结构中。尽管具有不同的激波分布和磁场特征,但不同模型之间能量流的全球趋势是相似的。正如预期的那样,射流在分层大气中比在均匀环境中前进得更快。King型大气中的渐近头速度显示出很少或没有减速。这与均匀介质中的射流形成对比,其头部在传播时会变慢。这表明,由给定长度和功率的射流沉积的能量强烈地依赖于周围介质的结构。虽然我们的低马赫喷流更容易被破坏,但它们的茧遵循与高马赫喷流类似的演化尺度关系。
2005-07-26 astro-ph
Second Core Formation and High Speed Jets: Resistive MHD Nested Grid Simulations
采用三维电阻MHD嵌套网格模拟方法,研究了恒星核的形成和由核驱动的高速喷流。从均匀磁场中旋转的Bonnor-Ebert等温云开始,我们计算了从分子云核心(n = 10^6 cm^-3,r_c = 4.6 × 10^4 AU)到恒星核心(n \simeq 10^23 cm^-3,r_c \simeq 1太阳半径)的云演化。我们解决云结构超过7个数量级的空间范围和超过17个数量级的密度对比度。为了比较,我们计算了两种模型:电阻模型和理想MHD模型。两种模型的初始条件相同,但前者包含了磁场的耗散过程,而后者没有。电阻磁流体模型中的磁通量在10^12 cm^-3 < n < 10^16 cm^-3的范围内通过欧姆耗散从第一芯提取。在电阻MHD模型中,形成的恒星核(n \simeq 10 ^20 cm^-3)磁通量密度比理想MHD模型中的小两个数量级。在电阻MHD模型中,由于磁制动的作用减弱,形成了快速旋转的星核(第二核)。恒星核心形成后,磁旋转不稳定性和恒星核心与环境介质之间的剪切运动使核心的磁场被大大放大。因此,高速(simeq 45 km,s^-1)喷流由第二个核心驱动,导致强烈的物质抛射。围绕第二个核心的茧状结构也形成了明显的弓形激波。
2006-03-17 astro-ph
Structure and Physical Conditions in MHD Jets from Young Stars
我们已经建立了一系列的理论诊断方法来探测在各种光学禁戒线观测到的年轻恒星喷流现象的基础。我们计算和模型中的自洽方式的物理和辐射过程中产生的内部磁盘风驱动的磁离心从一个年轻的类太阳恒星的星周吸积盘。通过与高角分辨率下的实际观测数据的比较,我们的方法将为系统诊断喷流及其相关的年轻天体提供依据,以证实此类现象的发射机制。这项工作可以帮助将第一原理理论预测与实际的多波长观测相结合,并将在许多非常复杂的数值模拟和观测数据之间建立联系。这里讨论的分析方法可立即应用于HST和Adaptic Optics获得的新的高分辨率数据。
2001-12-28 astro-ph
Pressure- and magnetic shear- driven instabilities in rotating MHD jets
我们推导出新的稳定性标准旋转射流中的纯MHD不稳定性,在框架内的气球订购扩展。出乎意料的是,它们涉及到一个在磁剪切中是线性的项。这意味着,圆柱形配置可以不稳定的负磁剪切以及由一个有利的平衡压力梯度,在区别于Suydam的稳定性准则,这表明相反,剪切总是稳定的预测。我们已经用这些准则建立了不稳定性的充分条件。特别是,磁剪切总是可以使轴上的电流密度消失的喷流不稳定,这是通常在从吸积盘发射的喷流中发现的特征。我们还表明,标准的非旋转射流模型(其中的环向场占主导地位的极向的),这是已知的是不稳定的,不稳定的旋转,除非等离子体$β$参数和旋转力的强度都接近径向平衡的条件所允许的限制。新的磁剪切驱动的不稳定性,在本文中发现,以及更传统的压力驱动的不稳定性,可能会为我们提供一个潜在的能源的粒子加速机制的高能发射发生在AGN喷流的内部。
2000-10-25 astro-ph
Numerical simulations of mass outflows driven from accretion disks by radiation and magnetic forces
本文研究了在纯轴向磁场作用下发光吸积盘辐射驱动风的二维含时磁流体动力学。辐射力主要由谱线介导。我们用理想磁流体力学计算了开普勒盘的演化,改变了盘的磁场强度和光度,中心吸积物体或两者。我们发现,磁场很快开始偏离纯轴向由于磁旋转不稳定性。这导致环形磁场的快速增长。因此,环向场在盘上方的极向场上占主导地位,并且前者的梯度驱动缓慢而密集的盘流出,这保持了特定的角动量。根据磁场的强度与系统亮度的关系,盘风可以是辐射驱动的,也可以是磁流体驱动的。纯辐射驱动的风由密集、缓慢的外流组成,在极地一侧被高速气流所限制。质量损失率主要是由于快速流。当磁场强度首先增加时,流动的缓慢部分受到影响,即它变得更密集和稍微更快,并开始主导质量损失率。在非常强的磁场或纯磁流体动力学的情况下,风只由密集的、缓慢的外流组成,而不存在纯辐射驱动风所特有的快速气流。我们的模拟表明,由磁场发射的风很可能仍然由下游的磁场主导,因为它们的密度相对较高。
2002-10-29 astro-ph
Kinetic energy flux versus Poynting flux in MHD winds and jets: the intermediate regime
我们表明,正式的渐近极限为所有旋转多方轴对称完美MHD流是一个动能主导的风准直抛物面周围的对称轴。我们通过证明另一个先验可能的有限坡印亭通量的解可以根据以下物理基础被排除而得出这个结果:(1)风速不超过快模式速度无处不在,(2)绕极流增加与距离的来源。我们表明,渐近环向应力准直是数学上强大的,我们给出了强有力的论据,为什么最近的反-准直声明不正确。然而,在实践中,由于绕极电流的对数下降非常缓慢,从源的距离增加,有一个广泛的中间制度与显着坡印亭通量。这种中间状态,而不是数学上精确的渐近状态,可以很好地应用于有限长度的喷流。我们简要地讨论了特殊性,将与坡印亭喷流在中间制度。在近场的无力初始条件下,最有可能产生这样的喷流,其中大部分的能量通量是电磁的。
2003-09-04 astro-ph
Alfven Waves in Disks, Outflows and Jets
对年轻恒星的观测,如经典的金牛T星(CTTS),显示出吸积盘(AD)、外流和喷流的证据。结果表明,阿尔芬波(AWs)是重要的,在所有这些现象。在CTTS的AD和磁层中的湍流可以产生AWs。喷流、恒星外流和AD中心区域的加热可能是由于AWs的阻尼。我们最近的调查加热的AD和磁层的AWs以及产生的结构从AD的外流开始湍流AWs,进行了讨论。我们评论可能的重要性,在解决能源和角动量问题的CTTS的AWs。
2003-06-21 astro-ph
Nonradial and nonpolytropic astrophysical outflows IV. Magnetic or thermal collimation of winds into jets?
一个轴对称的MHD模型进行了分析研究,以说明一些关键方面的物理热和磁化的外流,起源于附近的环境中的一个中心引力体。通过分析流出的渐近行为,发现它们获得各种形状,如圆锥形,抛物面或圆柱形。然而,只有当磁箍缩可以忽略不计时,非圆柱渐近可以实现其对称轴上的流出是过压。在圆柱形射流型渐近中,流出的等离子体达到平衡,其中它被磁力或气体压力梯度限制,同时它被离心力或气体压力梯度支撑。在这两个制度(热或磁约束)射流可以找到取决于中央磁转子的效率。喷流的半径和终端速度的分析给出的总能量的跨极向流线的变化。大半径的射流和有效的加速时,最好的外部约束提供了磁箍缩和热压力的可比贡献。在大多数情况下,准直流线经历不同波长的振荡,这也是其他分析模型所发现的。流出到风和喷气机在不同的约束制度的演变的情况概述。
1999-06-07 astro-ph
Long Term Simulations Of Astrophysical Jets; Energy Structure and Quasi-Periodic Ejection
我们尽可能长时间地进行了自洽的2.5维非定常MHD数值模拟,包括吸积盘的动力学。虽然以往的非定常MHD模拟揭示了非定常喷流与定常喷流相似的特征,但与观测到的喷流时间尺度相比,这些模拟的计算时间非常短。因此,我们已经调查了长期演化的质量吸积率,质量流出率,喷流速度,和各种能量通量。我们发现射流的喷射是准周期性的。喷射的周期与初始磁场被扭曲以产生环形场所需的时间有关。我们比较我们的结果与稳态理论和以前的2.5维非稳态MHD模拟。
2007-04-23 astro-ph
The precession of the giant HH34 outflow: a possible jet deceleration mechanism
巨大的喷流代表了流出活动的历史演变的一个基本轨迹,其时间尺度与流出源在其主要的原恒星阶段的吸积时间相当。对这种巨大喷流的研究提供了检索与外流源寿命相关的重要元素的可能性。在本文中,我们研究的作用,岁差(结合射流速度变化和由此产生的增强与周围环境的相互作用)作为一个减速机制的巨型射流使用的数值方法。我们从巨大的HH 34喷流的3D模拟中获得了H α强度图和位置-速度图的预测(包括适当的喷射速度时变性和外流轴的进动),并将它们与以前发表的观测结果进行了比较。我们的模拟代表了从以前的HH对象的数值研究向前迈进了一步,在使用7级,二进制自适应网格,使我们能够计算模型,适当地涵盖了所有相关规模的一个巨大的喷流,从100 AU喷流半径接近源的流出的~ 1 pc长度。一个很好的定性和定量的协议之间的模型预测和观察。此外,我们还指出,获得更好或更差的协议与观测的一个关键参数是喷流和环境密度之间的比率rho_j/rho_a。这一结果的影响,在目前的恒星形成模型的背景下进行了讨论(缩写)。
2002-08-14 astro-ph
MHD simulations of jet acceleration from Keplerian accretion disks: the effects of disk resistivity
吸积盘和天体物理喷流被用来模拟许多活动的天体物理物体,即,年轻恒星、相对论恒星和活动星系核。在本文中,我们提出了自洽的时间相关的模拟从磁化吸积盘发射的超音速喷流,使用高分辨率的数值技术。特别是,我们研究的磁盘磁电阻率的影响,参数化通过一个阿尔法处方,在确定的流入流出系统的属性。此外,我们分析了在何种条件下的自相似模型的Blandford和Payne提出的类型的稳态解可以达到和保持在一个自洽的非线性阶段。我们使用的电阻MHD FLASH代码与自适应网格细化,使我们能够按照足够长的时间尺度,以达到稳定状态的结构的演变。给出了初始配置状态的详细分析。我们在轴对称(2.5D)极限下得到了预期的解。假设一个磁场与磁盘的热压力均分,我们展示了磁盘喷射系统的特性,如喷射效率和能量,是如何受到磁盘内部的异常电阻率的影响。
2007-03-05 astro-ph