Entropic-acoustic instability of shocked Bondi accretion I. What does perturbed Bondi accretion sound like ?
在气体向黑洞的径向流动(即邦迪吸积)中,任何熵或涡度扰动的进入都会产生向外传播的声波。详细研究了这种声通量对扰动形状的依赖关系。这是Foglizzo & Tagger(2000)提出的熵声不稳定性机制中的关键过程,该机制解释了Bondi-Hoyle-Lyttleton吸积的不稳定性。这些声波在到达激波时产生新的熵和涡度扰动,从而关闭熵声循环。在绝热指数为1<γ <=5/3的情况下,对描述Bondi流扰动的线性化方程组进行了解析研究和数值求解。该问题的基频是声折射的截止频率,低于该截止频率,进入的声波被折射出去。这个截止值明显小于声波半径处的开普勒频率,并且取决于扰动的纬度数l。当平流对流向内时,熵和涡度扰动触发声波向外传播,对于非径向扰动l=1,效率最高。涡度扰动平流产生的出射声通量总是中等的,峰值频率相当低。相比之下,熵波产生的声通量最高接近折射截止。如果γ接近5/3,它可以非常大。这些结果表明,冲击Bondi流与伽玛=5/3是非常不稳定的熵声机制。
2001-01-04 astro-ph
Accelerated Electrons in Cassiopeia A: Thermal and Electromagnetic Effects
我们更详细地考虑以前提出的硬X射线(>10千电子伏)发射从超新星遗迹Cas A,其中电子被加速的低杂波和辐射韧致辐射的模型。我们认为冷和热等离子体限制的修改后的双流不稳定性,产生的低混合波,并通过研究随时间变化的电离平衡的各种成分的Cas A喷出物和冲击拱星介质,找到壳内的一个或其他的不稳定性可能发生的位置。任何一种不稳定性都是有效的,冷等离子体不稳定性对负责激发波的冲击反射离子群施加较少的约束。不稳定性必须位于最早受到冲击的喷出物中,因此最接近接触不连续处,预计那里的磁场最强。通过加速电子和环境电子之间的碰撞而沉积在该喷出物中的能量与将该喷出物再加热到所观察到的温度所需的能量大致一致。
2001-08-17 astro-ph
Jeans instability of interstellar gas clouds in the background of weakly interacting massive particles
重新讨论了与强相互作用大质量粒子引力耦合的星际气体云的金斯不稳定性判据。已经确定的是,暗物质的存在总是减小了星际气体云的金斯长度,进而减小了金斯质量。这种效应的天体物理意义进行了讨论。
1998-06-18 astro-ph
Crushing of interstellar gas clouds in supernova remnants II. X-ray emission
目标。我们研究和讨论的时间相关的X射线发射的SNR冲击波与星际气体云的相互作用的流体动力学模型预测。其范围包括:1)研究模拟结构和X射线发射结构之间的对应关系; 2)探索热传导或辐射冷却起主导作用的两种不同物理状态; 3)研究工作中的物理过程对两种不同状态下激波云发射的影响。方法.我们使用一个详细的流体动力学模型,包括热传导和辐射,并探讨了两种情况下,其特点是不同的马赫数的主冲击:M = 30,其中云动力学是由辐射冷却为主,M = 50的热传导为主。从模拟,我们合成预期的X射线发射,使用可用的光谱代码。结果X射线发射结构的形态与激波-云相互作用产生的流动结构的形态有很大的不同。流体动力学不稳定性在X射线波段是不清楚的。冲击云在其演化的早期阶段是优先可见的。热传导和辐射冷却导致两个不同的阶段的冲击云:冷冷却为主的核心发射在低能量和热的热传导电晕发射在X射线带。热传导使得云的X射线图像比忽略热传导时观察到的更小、更弥散、更短。
2006-07-12 astro-ph
Non-axisymmetric instabilities in shocked adiabatic accretion flows
研究了绝热极限下黑洞上激波吸积流的线性稳定性。我们的线性分析和数值计算表明,尽管激波后减速,激波一般是不稳定的非轴对称扰动。Molteni、Tóth和Kuznetsov的模拟结果可以用我们的线性本征模很好地解释。这种不稳定性的机制被证实是基于声波的周期之间的共转半径和冲击。我们得到一个解析公式来计算振荡周期的物理参数的流动。我们认为,准周期振荡是有角动量吸积流中的一种普遍现象。
2005-11-08 astro-ph
Crushing of interstellar gas clouds in supernova remnants. I. The role of thermal conduction and radiative losses
我们模拟了一个演化的超新星遗迹的冲击波与一个小的星际气体云的流体动力学相互作用,就像在天鹅座圈和船帆座SNR中观察到的那样。本文研究了云演化过程中辐射冷却和热传导的相互作用及其对云与周围介质间质量和能量交换的影响。通过对两种不同马赫数的主激波情况的研究,(M = 30和50,分别对应于冲击后温度$T\approx 1.7\times 10^6$ K和$\approx 4.7\times 10^6$ K),我们探索了两种非常不同的物理状态:当M = 30时,辐射损失控制着激波云的演变,激波云碎裂成冷的、致密的,和紧凑的细丝包围的热电晕,这是烧蚀的热传导;相反,M = 50,热传导占主导地位的冲击云,蒸发在几个动态的时间尺度的演变。在这两种情况下,我们发现,热传导是非常有效的抑制流体动力学不稳定性,将发展在云边界。
2005-08-30 astro-ph
The Wardle Instability in Interstellar Shocks: I. Nonlinear Dynamical Evolution
利用含时磁流体动力学方法研究了弱电离等离子体中不稳定C型激波的非线性演化。这项研究仅限于磁主导等离子体中的冲击(其中中性粒子的阿尔文速度大大超过声速),并且没有遵循电离和复合等微物理过程。平面垂直和倾斜的C型冲击的二维模拟,和一个垂直的冲击的全三维模拟。
1997-04-23 astro-ph
The Wardle Instability in Interstellar Shocks: II. Gas Temperature and Line Emission
我们已经模拟了不稳定C型激波中的气体温度结构,并利用Stone(1997)进行的Wardle不稳定性的数值模拟,得到了由此产生的CO和H2旋转谱线发射的预测。我们获得了中性Alfvenic波马赫数10和速度20或40公里/秒的激波中气体温度分布以及H2和CO谱线发射的结果,其中Wardle不稳定性已经饱和。虽然Wardle不稳定性深刻地影响了C型激波后面的密度结构,但大多数激波激发的分子线发射产生于不稳定性影响最强的区域上游。因此,Wardle不稳定性有一个相对较小的影响整体气体温度分布-和发射线频谱-C型冲击,至少在我们已经考虑的情况下。
1997-04-22 astro-ph
Influence of Alfven waves on the Thermal Instability in the Interstellar Medium
从解析和数值两方面研究了阿尔文波对星际介质(ISM)热不稳定性的影响。对热不稳定气体中平行于环境磁场传播的有限振幅圆偏振阿尔文波的稳定性进行了分析,得到了与声速和阿尔文速度的平方比($β$)、波的振幅和波的时间周期与冷却时间之比3个参数有关的色散关系.根据这3个参数的值,阿尔文波可以稳定大尺度扰动,使波长是阿尔文波长$λ_{AW}$几倍的扰动不稳定,或者保持短尺度的增长率不变。为了调查的非线性政权,两个不同的数值实验中进行的平板几何形状。(待定)
2005-10-14 astro-ph
The Early Interaction of the Planetary Nebula NGC 40 with the Interstellar Medium
我们报告的检测的Halalpha发射线结构的上游侧的行星状星云NGC 40,这是预测的数值模拟,这是由于瑞利-泰勒不稳定性。这样的瑞利-泰勒不稳定性预计会发生在星际介质(ISM)和快速移动的行星状星云之间的相互作用过程的早期阶段,就像NGC 40的情况一样。我们解决了瑞利-泰勒不稳定性的“舌头”,以及“舌头”周围的星云的平坦度,这是由ISM减速的结果。
2002-01-15 astro-ph
Turbulence in the Interstellar Medium: Energetics and Driving Mechanisms
在没有持续能量输入的情况下,星际湍流预计会迅速消散。我研究的能量可用于驱动湍流从六个可能的机制:磁旋转不稳定性,引力不稳定性,原恒星外流,H II区域膨胀,恒星风,超新星。我的结论是,超新星贡献的能量远远超过其他机制,因此形成了最有可能的驱动机制。
2002-11-27 astro-ph
Structure and Stability of Phase Transition Layers in the Interstellar Medium
分析了平行平面几何中连接冷中性介质和暖中性介质的过渡层(或锋面)的结构和稳定性。这种锋面出现在最近的热膨胀星际介质的数值模拟中。根据周围的压力,锋面变成蒸发锋面或凝结锋面。在长波长和短波长近似下进行稳定性分析。我们发现,平行于平面的蒸发锋是不稳定的波纹变形下,而凝结锋似乎是稳定的。这种不稳定性类似于燃烧前沿的Darrieus-Landau不稳定性。不稳定性的增长率是成比例的蒸发流的速度和波长远长于厚度的前的模式的λ波数,它被抑制在尺度近似等于厚度的前。不稳定性的时间尺度小于暖中性介质的冷却时间尺度($\sim 1$ Myr),并且可以与冷中性介质的冷却时间尺度($\sim 0.01-0.1$ Myr)一样小。因此,这种不稳定性应该是驱动星际湍流的过程之一。
2006-10-26 astro-ph
Grain Destruction in Interstellar Shocks
星际冲击波可以侵蚀和破坏冲击气体中的颗粒,主要是溅射和颗粒-颗粒碰撞的结果。对目前溅射产额的估算方法进行了评述。结果提出了简单的情况下,溅射的快速颗粒停止在冷气体。本文导出了C型MHD冲击中耐火材料颗粒溅射的上限:冲击速度$v_s \gtrsim 50 \kms$是使30%以上的硅酸盐返回气相所必需的。溅射对于在分子气体中的双流体MHD冲击波中从颗粒中去除分子冰帽也很重要。最近的估计耐火材料颗粒寿命对破坏冲击波进行了总结,这些短寿命的影响进行了讨论。
1995-08-16 astro-ph
A Plasma Instability Theory of Gamma-Ray Burst Emission
本文提出了一种新的伽马射线暴辐射理论。在这个理论中,磁场和相对论电子是通过相对论壳层穿过星际介质时产生的等离子体过程产生的。伽马射线是通过同步加速器自康普顿辐射产生的。结果发现,在这个理论中不会出现冲击,有效的伽马射线发射只发生在一个高的洛伦兹因子和高密度的星际介质。前者用热谱解释了伽马射线暴的缺失。后者为康普顿衰减理论提供了一个解释,解释了为什么星际介质的密度总是很高。该理论预测存在一类不发射伽马射线的河外光学瞬变。
1999-04-02 astro-ph
The Effect of Cosmic Ray Diffusion on the Parker Instability
帕克不稳定性是由磁场和宇宙射线的浮力引起的,它被认为是控制星际介质结构的一个过程。在以前的研究中,虽然磁场已完全纳入等温磁流体力学的背景下,宇宙射线通常已被处理的简化假设无限扩散沿磁场线,但没有扩散通过它们。然而,宇宙射线的扩散是有限的。在本文中,我们在Parker不稳定性的线性稳定性分析中充分考虑了宇宙射线的扩散过程。宇宙射线用扩散-对流方程描述。与实际值的宇宙线扩散系数预计在星际介质,我们表明,以前的研究结果与宇宙线扩散的简化假设适用。平行扩散的不稳定性降低了Parker不稳定性的增长率,而相对较小的垂直扩散没有显着的影响。我们讨论了帕克不稳定性在星际介质中的作用,我们的结果的含义。
2003-01-30 astro-ph
The Galactic Center Interstellar Medium: from ISO to FIRST
红外空间天文台(ISO)已经展示了银河系中心(GC)星际介质(ISM)的复杂性,不仅检测到温暖分子气体(H2)的大柱密度,而且还检测到中性原子和低电离势离子(CII,OI,SiII,......)的发射。这应该出现在休克或光子主导的地区(PDR)。此外,ISO还检测到了来自SIII、NeII、ArII或NII等离子的发射(在某些云中,我们甚至检测到了NeIII和OIII),这些离子应该来自HII区域,由于没有检测到氢复合线,这些区域以前没有被怀疑。在这里,我们回顾了一些ISO的大尺度研究的GC ISM的结果,特别是在云的加热机制。虽然冲击应该在GC ISM的物理和化学方面发挥重要作用,但ISO表明,不能用尘埃温度低于气体温度的简单论点来排除辐射对气体加热的影响。
2001-01-19 astro-ph
An Isolated, Recently Shocked ISM Cloud in the Cygnus Loop SNR
空间分辨ROSAT X射线和地面光学数据的西南地区的天鹅座环路信噪比揭示了前所未有的细节非常早期阶段的冲击波相互作用与孤立的星际云。在上游气流附近和沿云边缘的许多内部云激波锋面在光学上是可见的,它们是增强的H-α发射的尖锐细丝。在云的南北两侧,沿着一条以巴尔默为主的激波细丝线可以看到微弱的X射线辐射,估计X射线气体温度为1.2 x 10^6 K(0.11 keV),对应的激波速度为290 km/s^-1。主云体本身几乎没有X射线通量。相反,X射线辐射被限制在最北部和最南部的云边缘,在离冲击波前锋当前位置最远的下游区域发射最亮。我们估计的相互作用年龄约1200年的基础上观察到的冲击/云的形态。总的来说,光学和X射线特性的冲击ISM云显示了许多的主要功能预测一个年轻的SNR冲击ISM云的相互作用。特别是,人们看到激波的形成和衍射内的非均匀云随着部分主爆炸波吞没。然而,从模型预测的几个显着的差异也存在,包括没有证据表明沿云边缘的湍流,扩散,而不是间接的[O III]的云的主体内的发射,异常强烈的下游[S II]的发射在冲击后的云区,和限制的X射线发射到云的外边界。
2002-06-27 astro-ph
Thermal Instability-Induced Interstellar Turbulence
本文采用三维流体力学数值模拟方法研究了星际介质中的相变动力学。我们使用一个现实的冷却功能和通用的非平衡初始条件,详细跟踪在重力的情况下,多相介质的形成历史。我们概述了这个过程中的一些定性不同的阶段,包括线性等压演变,过渡到等容制度,形成的细丝和空隙(也称为“热”煎饼),超音速湍流的发展和衰减,接近压力平衡,最终放松的多相介质。我们发现,在一个冷却时间内,1%-2%的初始热能转化为气体运动。然后,速度场随机化为湍流,湍流在动力学时间尺度E_k~t ^-n(1 <n <2)上衰减。虽然不是所有的初始条件产生一个稳定的两相介质,我们详细研究这样的情况。我们发现,这两个阶段是很好地混合与冷云拥有一个细粒度的结构,我们的数值分辨率极限附近。中间不稳定相中的气体量大致随均方根湍流马赫数变化,当M_rms~8时达到峰值25%,当M_rms~0.4时下降到11%。
2002-03-28 astro-ph
Star Formation in the LMC: Gravitational Instability and Dynamical Triggering
触发恒星形成的证据很难建立,因为来自大质量恒星的能量反馈往往会消除导致恒星形成的星际条件。年轻的恒星天体(YSO)标志着{ \it current}恒星形成的地点,其环境条件尚未发生显着变化。斯皮策对大麦云云(LMC)的观测有效地揭示了大质量的YSO。大质量YSO的清单,结合对星际介质的调查,使我们能够研究恒星形成的条件:自发或触发。我们研究恒星形成和引力不稳定性之间的关系在全球范围内,我们提出的证据,触发恒星形成的局部尺度上的大麦哲伦星云。
2007-01-01 astro-ph
Extreme Scattering Events: insights into the interstellar medium on AU-scales
几个无线电波闪烁现象表现出的属性是难以容纳在标准的传播模型的基础上分布式Kolmogorov湍流在电离ISM,在这里,我们讨论这样一个现象,即极端散射事件。通过对数据的分析,我们证明了这些事件是由与自引力,AU大小的气体云相关的电离气体引起的。数据还表明,电离气体受到冲压压力的限制,云相对于弥漫的ISM以数百公里/秒的速度移动,并引起强烈的冲击。这些结论得到了一个定量模型的支持,在这个模型中,来自冲击ISM的热量使冷云表面的气体蒸发;这个模型很容易解释极端散射所需的物理条件,并产生了光变曲线的合格复制品。云的磁尾提供了一个站点,其中两个其他的“异常”无线电波传播现象-类星体的日内变化和脉冲星抛物线弧-可以不可避免地出现,从而将三个异常传播现象联系在一个物理模型中。在局部,每立方秒差距一定有数千个这样的中性云,按质量计算,它们是星际物质的主要组成部分。
2006-10-25 astro-ph
A Plasma Instability Theory of Gamma-Ray Burst Emission
本文提出了一个研究伽马射线暴瞬发辐射的等离子体不稳定性理论。在该理论中,一个高度相对论性的壳层与星际介质通过相互作用和双流不稳定性将体动能转换成电子热能和磁场能。这些过程的效率不足以满足朗肯-雨果尼奥条件,因此激波不能通过这种机制形成。相反,星际介质穿过壳层,电子在此过程中辐射。伽马射线是由同步加速器自康普顿辐射产生的。瞬发光辐射也是通过这种机制产生的,而瞬发射电辐射是通过同步辐射产生的。模型时间尺度与最短爆发时间尺度一致。为了发射伽马射线,壳层的体积洛伦兹因子必须大于约1000。为了使辐射过程有效,星际介质的密度必须满足一个下限,这个下限是体积洛伦兹因子的函数。因为极限作为选择效应起作用,违反极限的爆发就构成了新的类。特别是,应该存在一类没有伽马射线发射的光学和紫外线爆发。星际介质密度的下限与康普顿衰减理论的要求一致,这就解释了为什么所有的爆发光谱看起来都是衰减的。几个测试的理论进行了讨论,因为是下一个理论研究,应该进行。
1999-04-02 astro-ph
Infrared Studies of Molecular Shocks in the Supernova Remnant HB21: I. Thermal Admixture of Shocked H_2 Gas in the North
我们目前的近红外和中红外观测的冲击波云的相互作用区域在北部的超新星遗迹HB 21,与AKARI卫星上的红外相机(IRC)和宽红外相机(WIRC)在帕洛玛5米望远镜。IRC 7 μ m(S7)、11 μ m(S11)和15 μ m(L15)波段图像和WIRC H2 v = 1 -> 0 S(1)2.12 μ m图像显示了相似的激波-云相互作用特征。我们选择了三个有代表性的区域,并通过与几种冲击模型的H2线发射进行比较,分析了它们的IRC发射。IRC颜色可以用H2气体的热混合模型很好地解释,其无穷小的H2柱密度与温度T呈幂律关系,dN ~ T^-b dT,n(H2)~ 10^3 cm^-3,b ~ 3,N(H2 ;T > 100 K)~ 3 × 10^20 cm^-2。导出的b值可以用弓形激波图来理解,弓形激波图的形状是摆线(尖点)而不是抛物面。然而,这幅图提出了另一个问题,即弓形激波必须位于~0.01 pc尺度内,比理论上预期的要小。相反,我们拍摄了一张激波碰撞的星际介质图像,这可能在解释相似模型参数的同时避免尺寸尺度问题。观察到的H2 v = 1 -> 0 S(1)强度比幂律混合模型预测的强度大约17 - 33倍。这种过剩可能归因于热H2气体的额外组分,或者归因于与氢原子碰撞的效应,这在我们的幂律混合模型中被忽略了,这两者都会增加H2在v = 1能级的布居数。
2008-12-10 astro-ph
Thermal Water Vapor Emission from Shocked Regions in Orion
使用长波长光谱仪(LWS)板载红外空间天文台(ISO),我们已经观察到热水蒸气排放从一个大致圆形的视场直径约75弧秒的猎户座BN-KL区域为中心。的法布里-珀罗线强度,线宽,和谱线位移观察到在71和125微米之间的8个过渡表现出良好的协议与模型的热发射所产生的分子云受到磁流体动力学C型冲击。所观察到的谱线的宽度和相对强度都表明,辐射来自激波,而不是猎户座核心温暖的静止气体。尽管八个跃迁中的一个看起来异常强,并且可能受到辐射泵浦的影响,但其他七个表明H2O/H2丰度比为5E-4量级,相应的气相氧与氢丰度比为4 E-4量级。考虑到目前对太阳附近星际、气相、氧和碳丰度的估计,这个值与理论激波模型相一致,该模型预测所有未被束缚为CO的气相氧都转化为水。在这个区域,H2O的旋转跃迁提供的总体冷却似乎与CO的旋转线冷却相当,但比通过H2排放冷却低一个数量级。然而,最适合我们的观测的模型显示,在激波后区域的温度低于~ 800 K的那部分,H2O和CO的冷却占主导地位,并且H2的振动和旋转辐射冷却都不明显。
1998-02-26 astro-ph
An Origin of Supersonic Motions in Interstellar Clouds
采用二维流体动力学数值计算方法,研究了激波在星际介质中的传播过程。我们提出的高分辨率的二维计算结果,遵循破碎由于在冲击压缩层的热不稳定性。我们发现在激波阵面后面的几何薄的冷却层碎裂成小的云团。在温暖的中性介质中,碎片以冷凝结的形式嵌入其中,这些云团具有超音速弥散。碎片往往会合并成更大的云。
2001-12-18 astro-ph
Spitzer IRS Observations of the Galactic Center: Shocked Gas in the Radio Arc Bubble
我们目前的斯皮策IRS光谱(R ~600,10 - 38微米)的38个位置在银河系中心(GC),都在同一个银河经度和跨越± 0.3度的纬度。我们的位置包括拱形星团、拱形灯丝、五重星团附近的区域、与分子云G0.11-0.11沿着同一视线的“气泡”,以及在银河系高纬度沿着视线的弥漫星际气体。从[O IV],[Ne II],[Ne III],[Si II],[S III],[S IV],[Fe II],[Fe III]和H_2S(0),S(1)和S(2)线的测量中,我们确定了气体激发和离子丰度比。Ne/H和S/H丰度比是猎户座星云的1.6倍。激发的主要来源是光电离,拱状星团电离拱状灯丝,五重星团电离附近和银河系低纬度的气体,包括气泡的远端。此外,强烈的冲击将气体分解为O^{+3},并破坏尘埃颗粒,将铁释放到气相中(在拱形细丝中,Fe/H约为1.3 × 10^{-6},在气泡中,Fe/H约为8.8 × 10^{-6})。在气泡中心的冲击效应特别明显,但O $^{+3}$存在于所有位置。我们认为,冲击是由于风从五重星团沃尔夫-拉叶星。另一方面,H_2谱线比可以用光离解区热分子气体的多组分模型来解释,而不需要激波中H_2的产生。
2007-08-15 astro-ph
The Spitzer c2d Survey of Large, Nearby, Interstellar Clouds. III. Perseus Observed with IRAC
我们提出的意见3.86平方米。°的用斯皮策太空望远镜红外线阵列照相机(IRAC)拍摄英仙座分子云复合体。地图显示强烈的扩展发射所产生的冲击H2在该地区的外流和多环芳烃的功能。超过120,000个源被提取到云。根据他们的IRAC颜色和比较云外和河外的领域,我们确定了400个候选年轻恒星对象。其中约三分之二与年轻星团IC 348和NGC 1333有关,而最后三分之一分布在剩余的云上。我们按照传统的方法,根据光谱能量分布的斜率对年轻天体进行了分类。显着的差异被发现的嵌入式I类对象的数量相对于更先进的II类对象在IC 348,NGC 1333和其余的云与嵌入式I类和“平谱”YSO构成14%,36%和47%的YSO总数确定在这些地区。扩展云中大量的I类天体(占整个云中I类天体的61%)表明,当前恒星形成的很大一部分发生在两个主要星团之外。最后,我们讨论了一些流出,并确定其驱动源,包括已知的深嵌入0类源外的两个主要集群。0级天体被斯皮策探测到,并具有非常红色的[3.6]-[4.5]颜色,但不显示类似的红色[5.8]-[8.0]颜色。0类物体在绘制这两种颜色的色-色图中很容易识别,但由于与相关流出物相关的空腔中的冲击气体或散射光的延伸发射,自动提取是有问题的。
2006-03-21 astro-ph
The Effect of the Random Magnetic Field Component on the Parker Instability
Parker不稳定性被认为在星际介质的演化中起着重要的作用。迄今为止,大多数关于不稳定性发展的研究都是基于具有均匀磁场的初始平衡系统。然而,银河系磁场除了平均均匀分量外,还有一个随机分量,这两个分量的强度相当。Parker和Jokipii最近提出,随机分量可以抑制小波长扰动的增长。在这里,我们扩展了他们的分析,包括气体压力,这是在他们的工作中被忽略,并研究了稳定的星际气体中的随机成分的影响有限的压力。根据Parker和Jokipii,将磁场建模为平均方位角分量$B(z)$加上随机径向分量$ε(z) B(z)$,其中$ε(z)$是距赤道面高度的随机函数。我们发现,观测建议值的$<ε^2>^{1/2}$,由于随机分量的张力变得重要,使增长的不稳定性显着减少或完全抑制。当不稳定性仍然存在时,最不稳定模式的径向波数为零。也就是说,不稳定性被有效地降低为二维的。我们简要地讨论了我们的发现的影响。
2001-09-19 astro-ph
Consequences of a Change in the Galactic Environment of the Sun
自20世纪20年代后期以来,日光层与星际云的相互作用引起了人们的兴趣,这两者都是为了解释明显的准周期性气候“灾难”以及周期性的质量波动。然而,直到最近,描述太阳风-局域星际介质(LISM)相互作用的模型还没有发展出来。在这里,我们描述了日光层与星际云之间相互作用的二维(2D)模拟结果,星际云的性质与目前相同,只是中性H密度从目前的n(H)~ 0.2 cm^-3增加到10 cm^-3。研究了星际中性氢与等离子体的相互作用。日光层空洞的大小大大减小(上游方向的终止激波约为10 - 14天文单位),并且是高度动态的。地球轨道上的行星际环境发生了显著变化,星际H的密度增加到约2 cm^-3。终止冲击本身经历了消失、重新形成和再次消失的时期。相当大的混合的冲击太阳风和LISM发生由于瑞利-泰勒样的不稳定性在鼻子,驱动离子中性摩擦。在南极冰芯33千亚和60千亚,并没有以前类似的事件中发现的两个异常高浓度的10 Be的影响,讨论在周围的星际云的密度增强。这里提出的计算支持了过去的推测,即太阳的银河系环境缓和了地球轨道上的行星际环境,也可能缓和了陆地气候。
1999-01-20 astro-ph
A Keck/HIRES Study of Kinematics of the Cold Interstellar Medium in Dwarf Starburst Galaxies
我们获得了六个矮星暴星系和两个更亮的星暴星系M82和NGC 1614的Na-D吸收双重态(5890 A,5896 A)的高分辨率Echelle谱(R = 30,000 - 50,000)。基于运动学原理,将吸收特征分解为多个分量,并分为恒星和星际两部分。我们发现其中三颗矮星显示出外流,平均蓝移速度为27 km/s。这与NGC 1614和M82的最高速度分量(分别蓝移150 km/s和91 km/s)相比是很小的;这两个更明亮的星系也显示出比矮星更复杂的吸收轮廓。没有一个流出速度明显超过宿主星系的逃逸速度。NGC 2363和NGC 4214的视线显然与膨胀的壳层相交。我们比较了冲击气体速度(v_NaD)和电离气体速度(v_Halpha),并将速度差解释为捕获的电离前沿(NGC 4214)或泄漏的HII区域(NGC 2363)。矮星的N(NaD)= 10^(11.8-13.7)cm^-2,而M82和NGC 1614的Na D柱分别为10^13.7 cm^-2和10^14.0 cm^-2。喷出气体的质量对流出几何形状、尘埃耗尽和电离分数非常敏感,但我们用一个简单的壳层模型估计中性流出气体的质量从~10^6 M_solar到~10^10 M_solar。
2004-04-06 astro-ph
Two-Dimensional MHD Numerical Simulations of Magnetic Reconnection Triggered by A Supernova Shock in Interstellar Medium, Generation of X-Ray Gas in Galaxy
通过高空间分辨率的二维电阻磁流体动力学(MHD)数值模拟,研究了星际介质中超新星(或点爆炸)引发的磁重联.我们发现磁重联在超新星激波(快模MHD激波)通过电流片后很久就开始了。电流片的演化过程如下:(i)超新星激波激发撕裂模不稳定性,电流片在非线性阶段变薄。(ii)当电流片厚度变得与Sweet-Parker电流片厚度相当时,电流片减薄饱和。之后,Sweet-Parker型重联开始,电流片长度增加。(iii)“二次撕裂模不稳定性”发生在薄的斯威特-帕克电流片中。(iv)结果,由于电流片中的气体密度降低,电流片进一步变薄并出现异常电阻率。Petschek型重联开始并加热星际气体。在Petschek型重联过程中,磁岛在电流片中移动时,磁能迅速释放。释放的磁能取决于星际磁场强度,而不是初始爆炸的能量或距离爆炸。我们认为磁重联是银河系产生X射线气体的一种可能机制。
2000-09-07 astro-ph
The survival of interstellar clouds against Kelvin-Helmholtz instabilities
我们考虑了云的稳定性,围绕着一个更热的封闭介质,他们在运动中,对开尔文-亥姆霍兹不稳定性(KHI)。在存在冷却的情况下,声波通过耗散而衰减。当冷却时间短于声音穿越时间时,就像在正常的星际介质中一样,这意味着在两种介质的界面处产生的不稳定性不能传播到远离界面本身的地方。为了研究这如何影响整体稳定性,首先,我们推导出一个解析的色散关系的冷却介质,分离的剪切层。包含耗散不愈合的不稳定性,但它表明,只有一个小的体积周围的接口受到影响,扰动衰减指数与距离的表面,这是证实了数值模拟。球形云在周围的云间介质中移动的数值模拟表明,这些云发展的核心/晕结构,湍流晕,和一个核心的层流几乎毫发无损的KHI。相关的和以前报告的"香槟效应“,即云似乎从其顶部爆炸,通过包括辐射损失而得到治愈。
1997-01-13 astro-ph
Diffuse interstellar medium and the formation of molecular clouds
从弥漫的星际气体中形成分子云(MC)似乎是恒星形成的必要步骤,因为年轻恒星总是出现在其中。然而,控制MCs形成的机制仍然存在争议。在这方面的贡献,我们专注于他们的形成在压缩流驱动的星际湍流和大尺度引力不稳定性。由超新星驱动的湍流压缩似乎不足以解释云和恒星的形成。相反,重力在所有尺度上都很重要,它驱动着形成云和核心的压缩流。冷却和热不稳定性允许在温暖的扩散气体中的适度的跨音速压缩形成致密气体,并将湍流驱动到致密云中。MCs可能是由超过原子气体的冷相和暖相之间的热压力平衡的过冲产生的,这是由压缩的冲压压力和压缩气体的自重的某种组合引起的。在这种情况下,云的性质,如质量、质量与磁通量比、总动能和引力能,一般都是随时间变化的量。MC可能永远不会进入准平衡态或维里平衡态,而是不断坍缩成恒星。
2007-11-26 astro-ph
The Temperature Distribution in Turbulent Interstellar Gas
我们讨论了银河系盘内冷热气体的二维热不稳定数值模拟中的温度分布,包括磁场、自引力、科氏力、恒星能量注入和一个现实的冷却函数。我们发现,约50%的湍流气体质量的温度将是热不稳定的范围内,如果热不稳定被认为是单独的。这似乎是一个结果,有许多其他的力量在发挥作用,而不仅仅是热压力。我们还指出,双峰温度pdf是星际冷却函数的形式的一个简单的后果,并不一定是不连续的相变的签名。
2001-05-23 astro-ph
Photon Bubbles in the Circumstellar Envelopes of Young Massive Stars
我们证明了围绕年轻大质量恒星的光学厚尘埃包层是光子泡不稳定性的主要来源。红外辐射通过信封放大磁声扰动,在我们的本地数值辐射MHD计算的增长率是一致的线性分析。模式的波长相当于气体压力标度的高度增长超过两个数量级在一千年内,达到非线性振幅的信封寿命。如果包层中的磁压力超过气体压力,不稳定性就会发展成一连串传播的冲击。辐射很容易通过激波之间的低密度物质逃逸,使得吸积能够继续,尽管尘埃不透明度施加了爱丁顿极限。由光子泡不稳定性引起的超声速运动有助于解释热分子核的大速度色散,而冲击气体中的条件适合于脉泽发射。我们的结论是,光子泡不稳定性可能在大质量恒星的形成中起着关键作用。
2007-01-28 astro-ph
Formation and Collapse of Nonaxisymmetric Protostellar Cores in Planar Magnetic Interstellar Clouds: Formulation of the Problem and Linear Analysis
我们制定的问题的形成和崩溃的非轴对称原恒星核心的弱电离,自引力,磁性分子云。在我们的公式中,分子云近似为等温的薄(但厚度有限)片。我们提出了中性气体和离子的多流体系统的控制动力学方程,包括双极扩散,也是一个自洽的治疗的热压力,重力,和磁(压力和张力)的力量。讨论了表征模式云的无量纲自由参数。云模型的线性扰动的响应也进行了检查,特别强调长度和时间尺度的重力不稳定性的增长,在磁亚临界和超临界云。我们调查他们的依赖云的初始质量-磁通量比(归一化到崩溃的临界值),无量纲的初始中性离子碰撞时间,以及施加在模型云的相对外部压力。在我们的研究结果中,我们发现,近临界模型云有显着更大的特征不稳定的lengthscales比更明显的子或超临界模型。另一个结果是,更大的外部压力的影响是减少不稳定的临界长度尺度。数值模拟显示模型云的演变过程中的线性制度的演变,并比较色散分析的结果。他们被发现是在协议的色散结果,并确认的依赖性的特征长度和时间尺度的参数,如初始质量流量比和相对外部压力。
2006-07-27 astro-ph
Numerical Analysis on Standing Accretion Shock Instability with Neutrino Heating in the Supernova Cores
本文用数值方法研究了球对称吸积激波对非球扰动的不稳定性。我们想到的是在反弹后阶段坍缩驱动的超新星的应用,其中核心反弹产生的即时冲击波通常会停滞。本文采取实验的立场。使用球对称的,完全稳定的,冲击吸积流作为未扰动状态,我们已经清楚地观察到的线性增长和随后的非线性饱和的不稳定性。在这样做的时候,我们采用了一个现实的状态方程,以及通过中微子与核子的反应加热和冷却。我们已经做了基于球谐分解的模式分析,发现l=1,2的模式不仅在线性区域中占主导地位,而且在非线性耦合产生各种模式并发生饱和之后也占主导地位。通过改变中微子的光度,我们构造了具有和不具有负熵梯度的未微扰态。我们发现,在这两种情况下,不稳定性的增长是相似的,这表明对流并不起主导作用,这似乎也得到了Foglizzo等人最近对吸积流中对流的线性分析的支持。本征频率的实部似乎主要由平流时间而不是由声音交叉时间决定。不管是什么原因,这种不稳定性都有利于激波的复活。
2005-09-26 astro-ph
Interstellar Gas in the NGC 4410 Galaxy Group
我们提出了新的无线电连续谱,21厘米HI,和2.6毫米CO数据的奇特的射电星系NGC 4410 A和它的同伴NGC 4410 B,并与现有的光学和X射线地图进行比较。我们的无线电连续图显示了一个不对称的双叶结构,具有向东南延伸3.6弧分(~100 kpc)的高表面亮度瓣和在西北延伸6.2弧分(~180 kpc)的低表面亮度特征。NGC 4410 A中有大量的分子气体,其M(H2)约为4 × 10^9 M(太阳)(使用标准的银河系转换因子),但在NGC 4410 B中未检测到。HI的丰度较低,M(HI)约为10^9 M(太阳)。我们的HI图显示了一个3 X 10^8 M(太阳)的HI尾,向这对双星的东南方向延伸1.7弧分(50 kpc),与一个微弱的光学尾重合,并与东南射电瓣部分重叠。HI尾与一个2'(56 kpc)长的X射线结构反重合,该结构与连接这对星系和第三个星系的恒星桥对齐。如果这种X射线辐射与星系群有关,那么在这个功能:星系群内的热气体或与桥有关的激波气体中就有3 ~ 8 × 10 ^8 M(太阳)的热气体。我们在这对星系中探测到大量的星际气体,这表明这张波瓣图的扭曲是由这个系统中的星际介质引起的。两个星系的相互作用和随后系统中星际介质相对于喷流的运动可能产生了足够的冲压压力来弯曲射电喷流。另一种假设是喷流是由于团内介质的冲压压力而扭曲的,尽管NGC 4410 A相对于该集…
2000-05-04 astro-ph
On the Hydrodynamic Interaction of Shock Waves with Interstellar Clouds. II. The Effect of Smooth Cloud Boundaries on Cloud Destruction and Cloud Turbulence
采用高分辨率的局部AMR技术和二阶精度的轴对称Goddom流体动力学格式,研究了光滑云边界对定常平面激波与星际云相互作用的影响。还进行了三维计算以确认二维计算的结果。我们考虑一个最初的球形云,其密度分布是平坦的云中心附近,并有一个幂律的云包络线。当入射激波传播到光滑云中时,云包层中的速度梯度使上游侧的光滑密度剖面变陡,从而导致具有弧形形状的急剧密度跳跃。当激波撞击具有尖锐边界的云时,这种"滑移面“立即形成。对于较光滑的边界,形成的滑动面,因此流体动力学不稳定性的发病延迟。由于滑移面受到Kelvin-Helmholtz和Rayleigh-Taylor不稳定性的影响,激波云最终在$\sim 3-10$云破碎时间内被破坏。在云完全破坏之后,由于流体动力学不稳定性而碎裂形成的小斑点具有0.1 $v_b$量级的显著速度分散,其中$v_b$是周围介质中的激波速度。这表明激波-云相互作用产生的湍流运动与云的破坏直接相关。激波与冷HI云的相互作用会导致产生小HI碎片的喷雾,这可能与Stanimirovic & Heiles(2005)最近观测到的小冷云有关。从我们的3D模拟得到的线宽尺寸关系被发现是时间依赖的。本文还讨论了激波压缩引发引力不稳定性的可能性。
2005-11-01 astro-ph
Shock fragmentation model for gravitational collapse
在重力作用下坍缩的气体云会碎裂。我们提出了一个新的理论,在这个过程中,层冲击气体碎片由于其引力不稳定性。我们的模型解释了为什么角动量不抑制坍缩过程。该理论预测,碎片化过程产生的物体比大多数恒星都要小得多,这意味着碎片上的吸积在确定恒星的初始质量方面起着至关重要的作用。这一预测也与行星可以通过引力坍缩产生的假设相一致。
2008-12-15 astro-ph
The evolution of interstellar clouds in a streaming hot plasma including heat conduction
为了研究热等离子体流中巨型分子云的演化,我们进行了二维流体动力学模拟,充分考虑了自引力,加热和冷却效应以及电子热传导。我们使用Spitzer提出的完全电离的氢等离子体的热导率和Cowie & McKee提出的饱和热通量,在电子的平均自由程比温度scaleheight大的区域。显着的结构和进化的差异之间发生的模拟和没有热传导。在纯动力学模式中,稠密云经历开尔文-亥姆霍兹(KH)不稳定性的动力学破坏。在静态模型中,热传导导致这种云的蒸发。作用在气流中的云上的热传导消除了云边缘陡峭的温度和密度梯度,因为传导时间尺度比冷却时间尺度短。这减小了流动等离子体和云之间的速度梯度,因此KH不稳定性开始的时间尺度增加,云的表面变得不太容易受到KH不稳定性的影响。热传导对KH不稳定性的稳定作用对于较小和质量较小的云更为明显。在静态情况下,更现实的云条件允许热传导将热物质转移到云的表面,并将吸积气体混合到云的更深处。
2007-04-26 astro-ph