Episodic Magnetic Bubbles and Jets: Astrophysical Implications from Laboratory Experiments
准直外流(喷流)在宇宙中无处不在,出现在原恒星和河外超大质量黑洞等各种来源周围。喷流被认为是磁准直的,从围绕着一个紧凑的引力物体的磁化吸积盘发射。我们已经开发了第一个实验室实验,以解决时间依赖性,情节相关的知之甚少的射流加速和准直区域的现象。实验结果表明,磁泡的周期性喷射在自准直磁腔通道中自然演化为非均匀射流。结果提供了一个独特的观点可能从一个相对稳定的状态喷气发射到观察到的高度结构化的外流的过渡。
2008-12-16 astro-ph
The Infrared Band Strengths of H2o, Co and Co2 in Laboratory Simulations of Astrophysical Ice Mixtures
对被致密云物质遮蔽的天体进行的红外光谱观测表明,H $_2$ O、CO以及可能的CO $_2$是星际冰盖的重要组成部分。为了准确计算这些分子的柱密度,重要的是要有很好的测量其红外波段强度在天体物理冰类似物。我们提出了实验室实验的结果,以确定这些频带的强度。改进的实验方法,依赖于同时独立的沉积分子的研究和主要的冰成分,导致精度优于百分之几。此外,还研究了CO和H $_2$ O的红外吸收带强度的温度行为.与以前的工作相比,CO,CO $_2$,和H $_2$ O红外特征的强度被发现仅弱依赖于冰基质的组成,CO带的可逆温度依赖性被发现是弱于以前测量的CO在H $_2$ O的混合物。
1995-03-14 astro-ph
Conservative special relativistic radiative transfer for multidimensional astrophysical simulations: motivation and elaboration
许多天体物理现象都表现出相对论性辐射流。虽然在这些系统中可能出现超过$v \sim 0.1c$的速度,但通常的做法是将辐射转移近似为$\cO(v/c)$。在中微子输运的情况下,在核心坍缩超新星,这种近似引起的轻子数转移和实验室框架的能量转移之间的不一致,这有不同的$\cO(v/c)$限制。球对称$\cO(v/c)$模拟中使用的解决方案是为了能量核算的目的而保留实验室框架能量转移方程中的$\cO(v^2/c^2)$项,这些项由$\cO(v/c)$中微子数输运方程产生。避免扩散的"额外“的$\cO(v^2/c^2)$条款在缺乏球对称性激发了一个特殊的相对论形式主义,我们展示在坐标足够一般,包括笛卡尔,球面和圆柱坐标系。
2005-10-25 astro-ph
A Radiative Cycle with Stimulated Emission from Atoms (Ions) in an astrophysical Plasma
我们提出,辐射循环在位于热恒星附近的稀薄气体中的原子(离子)中运行。除了自发跃迁外,该周期还包括一个非常弱的中间通道中的受激跃迁。这种辐射“瓶颈”产生了粒子数反转,对于适当的柱密度,这导致弱跃迁中的放大和受激辐射。受激发射打开了一个快速衰变通道,导致原子(或离子)中的快速辐射循环。我们应用这个模型解释两个异常明亮的Fe II线在250.7和250.9 nm的紫外光谱的气体斑点接近海船底座,银河系中最大的质量和亮度的恒星之一。哈勃太空望远镜(HST)从中央恒星的空间分辨出气体团。我们还认为,在辐射循环的框架中,受激发射是许多显示喷发恒星外部气体团光谱异常强度的谱线背后的关键现象。
2002-12-17 astro-ph
Simulating Poynting Flux Acceleration in the Laboratory with Colliding Laser Pulses
我们回顾了最近的PIC模拟结果表明,从两侧的超强激光脉冲的薄过密等离子体板的双面照射可以导致持续的同向坡印廷通量加速电子的能量远高于传统的有质动力极限。其结果是一个强大的幂律电子动量谱类似于天体物理源。我们讨论了未来可用于模拟天体物理粒子加速的超强激光实验。
2006-11-21 astro-ph
Jet Deflection via Cross winds: Laboratory Astrophysical Studies
我们提供了高能量密度(HED)实验室实验的新数据,这些实验旨在探索高超声速辐射射流与侧风的相互作用。的射流产生的MAGPIE脉冲功率机,其中收敛的锥形等离子体流产生的倾斜线的圆柱对称阵列。辐射高超声速喷流从会聚点出现。侧风是通过等离子体会聚区的软X射线烧蚀塑料箔产生的。我们的实验表明,射流偏转的侧风的作用与偏转的角度依赖于接近的箔。在数据中,射流束内的冲击是明显的。数据分析表明,射流和侧风的相互作用是碰撞的,因此在流体动力学制度。实验的MHD等离子体代码模拟能够恢复实验中看到的偏转行为。我们认为这些实验应用已发表的模型喷流偏转AGN和YSO开发的天体物理相关性。拟合所观察到的射流偏转,这些模型预测的二次轨迹,使我们能够恢复一组等离子体参数与数据一致。我们还提出了使用新的天体物理自适应网格细化代码的喷流偏转的3-D数值模拟的结果。这些模拟表明,梁内发生的高度结构化的冲击与实验中观察到的相似
2004-02-04 astro-ph
General relativistic radiative transfer in hot astrophysical plasmas: a characteristic approach
本文提出了一种求解弯曲时空中微分运动介质中传输方程的特征线方法。该方法是完全通用的,但它的能力最好是在对称性的存在下,当守恒量的存在允许导出相空间中的光子轨迹的解析表达式。在球对称,固定配置的解决方案的转移问题是减少到一个单一的常微分方程的集成沿双参数家庭的特征射线。在热天体物理等离子体中,与连续传输相关的辐射过程的精确表达式已被用于评估源项,包括相对论性e-p,e-e韧致辐射和康普顿散射。一个数值代码的解决方案中的移动介质中的史瓦西时空的转移问题已经开发和测试。一些应用,关于"热“和”冷“吸积到非旋转黑洞以及静态大气周围的中子星,提出和讨论。
1996-02-07 astro-ph
Laboratory Astrophysics and Collimated Stellar Outflows: The Production of Radiatively Cooled Hypersonic Plasma Jets
我们目前的第一个天体物理学相关的实验结果,高度超音速等离子体射流产生通过锥形收敛流。收敛流是由等离子体在细金属丝锥形阵列中的电动加速产生的(丝阵列Z箍缩的修改)。等离子体流在对称轴上的停滞形成了一个直立的锥形激波,有效地使流沿轴向准直。这种情况基本上类似于Canto及其合作者所讨论的天体物理系统中喷流形成的纯流体动力学机制。使用不同的材料(铝,铁和W)的实验表明,一个高度超音速($M\sim 20$),以及准直射流时产生的等离子体的辐射冷却率是显着的。我们讨论了实验的缩放问题及其对数值代码验证的潜在用途。这些实验还可以直接探索天体物理学相关的问题,如准直,稳定性和喷云相互作用。
2001-08-03 astro-ph
Dynamical and radiative properties of astrophysical supersonic jets I. Cocoon morphologies
我们提出的超音速射流与外部介质的传播和相互作用的数值分析的结果。本文讨论了不同物理条件下射流头部进入环境的运动,并对不同的马赫数和射流与外界的密度比进行了计算。在与喷射头一起运动的参考系中执行计算,我们可以详细地跟踪其长期动力学。这种数值方案也使我们能够研究不同物理参数的茧的形态。我们发现,到周围介质中的射流头的传播速度强烈影响茧的形态,这一结果可以是相关的连接在河外射电辐射的起源和叶的结构。
1995-07-11 astro-ph
Explosion Implosion Duality and the Laboratory Simulation of Astrophysical Systems
理想气体动力学的欧拉方程具有显著的非线性对合对称性,它允许我们分解出系统的任意均匀膨胀或收缩。这种对称性的性质(称为宇宙学家的变换supercomoving变量)进行了讨论,其起源澄清。它指出,这种对称性允许一个映射到一个双重内爆问题的爆炸问题,反之亦然。被认为是超新星遗迹的实验室模拟的应用程序,在原则上,这种双重性允许完整的三维演化的高度结构化的爆炸喷出物建模使用静态目标内爆设施。
2000-03-24 astro-ph physics.plasm-ph
Laboratory Plasma Dynamos, Astrophysical Dynamos, and Magnetic Helicity Evolution
“发电机”一词对实验室聚变等离子体和天体物理等离子体社区来说意味着不同的东西。为了减轻由此产生的混乱,并促进跨学科的进展,我们查明实验室等离子发电机和天体物理发电机之间的概念差异和相似之处。我们可以把发电机分为三种类型:1.磁主导的螺旋发电机,其维持大规模磁场抵抗电阻衰减,并将磁几何形状驱动到最低能量状态,2.流动驱动的螺旋发电机,其在另外的湍流中放大或维持大尺度磁场,以及3.流动驱动的非螺旋发电机,其在驱动湍流或低于驱动湍流的尺度上放大场。我们讨论如何所有三种类型发生在天体物理学,而等离子约束装置发电机是第一种类型。3型发电机不需要任何形式的磁性或动力学螺旋度。专注于类型1和2发电机,我们展示了如何不同的限制,一套统一的磁螺旋度演化方程揭示这两种类型。我们明确地描述了一个1型发电机的稳态例子,和三个2型发电机的例子:(i)封闭的体积和时间依赖;(ii)开放边界的稳态;(iii)开放边界的时间依赖。
2006-04-10 astro-ph physics.plasm-ph
The Local Group as an Astrophysical Laboratory for Massive Star Feedback
大质量恒星对星系和星系际环境的反馈效应可以主导星系的演化过程,并影响宇宙的宇宙结构。只有本地组提供的空间分辨率定量研究反馈过程的各种规模。来自炽热发光恒星的莱曼连续辐射电离了HII区域,被认为是星际介质(ISM)中温暖成分的主要来源。这些辐射中的一部分显然从星系逃逸到星系际环境中。超新星和强烈的恒星风会产生壳层结构,如超新星遗迹、恒星风气泡和OB星协周围的超级气泡。热(10^6 K)气体在这些壳层内产生,被认为是ISM热成分的来源。因此,超级气泡的活动可能会主导ISM结构,运动学和恒星形成星系的相位平衡。星暴星系中的超级星系风使质量、电离辐射和重元素逃逸。尽管许多重要的问题仍有待解决,但毫无疑问,反馈过程在从单个恒星到宇宙结构的能量循环中起着根本性的作用。这一贡献审查研究的辐射和机械反馈的本地组。
2003-07-07 astro-ph
Photon-induced Reactions in Stars and in the Laboratory: A Critical Comparison
在天体物理学p-(或γ-)过程中,光子引发的反应发生在1.8 < T9 < 3.3的典型温度下。(gamma,n)、(gamma,p)或(gamma,alpha)反应的实验数据--如果在相关的能量范围内可用--不能直接用于测量天体物理学上的(gamma,n)、(gamma,p)或(gamma,alpha)反应速率,因为在这些高温下靶核会受到热激发。通常,统计模型计算用于预测光子诱导的反应速率。实验反应截面、理论预测和天体物理学反应速率之间的关系将被严格地讨论。
2004-05-28 astro-ph nucl-ex
Curved Herbig-Haro Jets: Simulations and Experiments
赫比格-哈罗喷流通常在其路径上表现出一定程度的弯曲,在许多情况下是由侧风的冲压压力产生的。我们目前的模拟实验室和天体物理弯曲射流和实验室实验的结果。我们讨论的性质和相似性的实验室和天体物理流,这表明内部冲击和工作表面的形成。特别是结果说明了如何在不引起射流变化的情况下产生的弓形激波和团块的破裂;我们还讨论了射流旋转如何减少弯曲射流中瑞利-泰勒不稳定性的增长。
2007-12-28 astro-ph
COSMOS: A Radiation-Chemo-Hydrodynamics Code for Astrophysical Problems
我们已经开发了一个新的并行辐射流体动力学代码(宇宙)牛顿和相对论天体物理问题,还包括辐射冷却,自引力,和非平衡,多物种化学。几种数值方法实现的流体动力学,包括选择内部和总的能量保存计划。使用通量限制扩散处理辐射。化学包含27个反应,包括原子氢和氦气的碰撞和辐射过程,以及分子氢链。在本文中,我们讨论的方程和测试问题进行验证我们的代码在牛顿政权的鲁棒性和准确性的结果。早期的一篇论文提出了对宇宙相对论能力的测试。
2003-03-10 astro-ph
The stellar abundance ratio of Mg/Fe is an important tool in diagnostics of galaxy evolution. In order to make reliable measurements of the Mg abundance of stars, it is necessary to have accurate values for the oscillator strength (f-value) of each of the observable transitions. In metal-poor stars the Mg I 3p-4s triplet around 5175 AA (Fraunhofer's so-called b lines) are the most prominent magnesium lines. The lines also appear as strong features in the solar spectrum. We present new and improved experimental oscillator strengths for the optical Mg I 3p-4s triplet, along with experimental rad…
2006-10-06 astro-ph
Low energy behavior of astrophysical S factor in radiative captures to loosely bound final states
研究了E1直接辐射俘获a(p,gamma)b导致松散束缚末态(b=a+p)的天体物理S因子的低能行为。我们导出了S(E)的一阶积分表示,并重点讨论了零能量附近的性质。我们发现,这是各种效应之间的竞争,即剩余库仑势垒,初始和最终的离心势垒和结合能,定义的行为的S(E->0)。与以前的研究结果相反,我们证明了S(E->0)不是由对应于束缚态的极点决定的。导数S ′(0)随离心势垒的增大而增大,随靶的荷电而减小。当l_i=l_f+1时,末核结合能的增加使S '(0)的导数增加,而当l_i=l_f-1时,则相反.我们利用这些结果解释了与一些著名的俘获反应有关的S因子的低能行为:7Be(p,gamma)8B、14N(p,gamma)15O、16O}(p,gamma)17F、20Ne(p,gamma)21Na和22Mg(p,gamma)23Al。
2002-05-16 astro-ph nucl-ex nucl-th
Atomic effects in astrophysical nuclear reactions
本文提出了两个描述天体物理能量下实验室核反应中出现的电子屏蔽效应的模型。第一个模型的双电子屏蔽能与最近LUNA的实验结果非常一致的破碎反应$% He3(He3,2p)He^{4}$,迄今为止,这违背了所有可用的理论模型。此外,多电子效应,提高实验室反应的CNO循环和其他先进的核燃烧阶段,也研究了通过的CNO-费米模型,推导出的分析公式,建立一个下限和上限的相关屏蔽能量。第二个模型的结果,这表明一个非常令人满意的兼容性与绝热近似的,预计将是特别有用的,在未来的实验中更准确地确定的CNO天体物理因子。
2001-01-06 astro-ph nucl-ex nucl-th
Quantum electrodynamical shocks and solitons in astrophysical plasmas
分析了低频圆偏振波在磁化尘埃等离子体中的非线性传播。研究发现,由于非线性量子真空效应的存在,可以发生波陡化和激波形成,从而产生超强电磁冲击。此外,它表明,孤立波结构是承认,即使在温和的天体物理条件下。结果可能有应用天体物理等离子体,以及下一代激光与实验室等离子体含有尘埃团。
2005-10-17 astro-ph hep-ph
Screened Coulomb potentials for astrophysical nuclear fusion reactions
天体物理能级实验室聚变反应的电子屏蔽加速是天体物理学中一个尚未解决的重要问题。这种效应在这里建模考虑氢类原子的融合,其电子概率密度用于泊松方程,以获得相应的屏蔽库仑势能。这样就可以考虑原子的激发和聚变原子的变形。这些潜力,然后处理半经典,以获得屏蔽(加速)因子的反应。利用所提出的模型,首次研究了超强磁场对实验室氢聚变反应的影响,结果表明,尽管$% dd$反应的截面有了相当大的增加,但$pp$反应仍然太慢,不能进行实验。该模型最后应用于$H^{2}(d,p) H^{3}$聚变反应,描述令人满意的实验数据,虽然仍然存在一些模糊的分子性质的氘核目标。值得注意的是,本方法为氢聚变反应提供了足够高的屏蔽能量,使得也可以考虑旁观者核的带走能量。
2000-09-04 astro-ph nucl-th physics.atom-ph