Simulations of Stellar Magnetoconvection using the Radiative MHD Code `StellarBox'
真实的数值模拟，即，那些最少使用特别建模的方法，对于理解太阳和其他恒星内部和大气的复杂湍流动力学及其磁活动和变化的基本机制至关重要。本文的目标是提出一个详细的描述和测试结果的可压缩辐射MHD代码，'StellarBox'，专门开发用于模拟对流区，表面和大气的太阳和中等质量的恒星。该程序采用四阶Padé空间微分格式和四阶Runge-Kutta时间积分格式求解三维完全耦合可压缩MHD方程。辐射转移方程求解使用Feautrier方法的双向射线追踪和不透明度分箱技术。该代码的一个具体特点是实施亚网格尺度MHD湍流模型。根据计算网格和可用处理器的数量自动配置数据结构，以实现良好的负载平衡。我们目前的测试结果，并说明了代码的能力，模拟颗粒对流的太阳和一组主序星。结果揭示了这些恒星近表面湍流对流的实质性变化，这反过来又影响了表面磁场的性质。例如，在太阳的情况下，最初均匀的垂直磁场往往会自组织成紧凑的（孔隙状）磁性结构，而在质量更大的恒星中，不会形成这样的结构，并且磁场或多或少均匀地分布在粒间通道中。
2015-07-29 astro-ph.SR
Realistic Magnetohydrodynamical Simulation of Solar Local Supergranulation
利用真实物理模型对太阳表面磁对流进行了三维数值模拟。研究了对流运动进入光球上层辐射层的热结构、对流单体的主要尺度和对流的穿透深度。我们采取的太阳光球的一部分，大小为60 x60毫米，在水平方向和深度20毫米，从可见的太阳表面的水平。我们使用一个现实的太阳初始模型，并应用状态方程和恒星物质的不透明度。求解了具有动力粘性和重力的完全可压缩辐射磁流体力学方程。我们适用于：1）磁流体力学的守恒TVD差分格式，2）辐射转移的扩散近似，3）亚网格尺度动力学粘性模拟。在模拟中，我们采用了均匀的二维网格，在垂直方向上的不均匀网格，单元数为600 × 600 × 204。我们使用512个处理器与分布式内存多处理器的超级计算机MVS-100 K在联合计算中心的俄罗斯科学院。
2009-06-29 astro-ph.SR
MUSE observations of small-scale heating events
本文利用含磁对流真实驱动的日冕环模型生成合成光谱数据，研究未来MUSE任务能否识别涡旋能量输运及耗散特征，从而约束日冕加热过程。
2024-05-02 astro-ph.SR
Theoretical Models of Sunspot Structure and Dynamics
综述了太阳黑子理论模拟的最新进展。在垂直的单片磁场中的磁对流的现实模拟很好地再现了本影点的观察到的属性。为了理解半影，区分内半影和外半影是很有用的，内半影主要由包含细长暗核的亮丝组成，外半影由宽度相当的暗丝和亮丝组成，相应的磁场倾角相差约30度，暗丝中沿着几乎水平或向下倾伏的磁场有强的埃弗谢德流。通过数值实验研究了磁通量泵在外半影淹没磁通量中的作用，并根据高分辨率观测结果讨论了半影磁场的不同几何模型。最近，现实的数值MHD模拟的整个太阳黑子已经成功地再现的本影和内半影的对流模式的显着特点。虹吸流动机制仍然是埃弗谢德流动的最好解释，特别是在外部半影区，那里通常由冷的超音速下降流组成。
2009-03-24 astro-ph.SR
Using coronal seismology to estimate the magnetic field strength in a realistic coronal model
日冕地震学被广泛用于估计日冕的性质，例如日冕磁场强度是从日冕环中观测到的振荡中得出的。我们提出了一个三维的日冕模拟，包括一个现实的能量平衡，我们观察到的合成日冕发射循环的振荡。我们使用这些结果来测试基于冠状地震学的反演。从模拟的电晕以上的活动区域，我们合成极紫外（EUV）辐射的模型电晕。从这一点上，我们得到的线强度和多普勒频移的地图提供合成数据在相同的格式从观测中获得。我们以与观测相同的方式拟合环路的（多普勒）振荡，以导出振荡周期和阻尼时间。在我们的模型中看到的环振荡与太阳的成像和光谱观测相似。扭折振荡的速度扰动的振荡周期为52.5s，阻尼时间为125s，与观测到的周期和阻尼时间范围一致。使用标准的日冕地震学技术，我们发现在模拟中我们的环的平均磁场强度为$B_{\rm kink}=79$ G，而在环中，磁场强度从日冕底部的大约300 G下降到顶点的50 G。利用我们的模拟数据，我们可以推断出日冕地震学得出的平均磁场实际上意味着什么。它接近于恒定横截面通量管中的磁场强度，该恒定横截面通量管将给出相同的波通过环路的传播时间。我们的模型不仅产生了一个逼真的环主导的日冕，但也提供了现实的振荡特性，可用于校准和更好地理解从日冕地震学的结果的信息。
2015-08-03 astro-ph.SR
I. Jet Formation and Evolution due to 3D Magnetic Reconnection
利用模拟数据驱动的太阳大气三维电阻MHD模拟，我们表明，磁重联可以负责形成的射流与特征的II型针状体。为此，我们使用C7平衡大气模型对光球-日冕区域进行了数值模拟。初始磁位形是一个三维位磁场，从模拟太阳静止时的光球磁对流模型的动态模拟中外推到日冕区。在这种情况下，我们考虑$12.56 ~Ω~{\rm m}$的磁电阻率的均匀和恒定值。我们发现喷流的形成依赖于洛伦兹力，它有助于加速等离子体向上。通过分析急流动力学的各种性质，发现急流结构在高涡度区附近存在多普勒频移。形态、向上速度（覆盖范围高达100 $\rm km$ $\rm s^{-1}$）和结构寿命（大于100 ${\rm s}$）与II型骨针的预期相似。
2018-02-27 astro-ph.SR
Excitation and evolution of coronal oscillations in self-consistent 3D radiative MHD simulations of the solar atmosphere
太阳日冕环通常会受到振荡的影响。日冕振荡的观测被用来利用日冕地震学来推断日冕等离子体的物理性质。日冕环中振荡的激发和演化通常使用高度理想化的磁通量-管模型进行研究。为了提高我们对日冕振荡的理解，有必要考虑现实磁场拓扑和演化的影响。利用辐射-磁流体程序Bifrost对从对流区到日冕的太阳大气进行了三维自洽模拟，研究了日冕振荡的激发和演化。我们使用前向模拟EUV辐射和三维跟踪的磁场来分析振荡行为的个别磁环。我们进一步分析了个别等离子体速度分量的演变沿使用小波功率谱捕获的振荡周期的变化。在模拟中出现了在日冕中经常观察到的各种类型的振荡。我们检测到横向和纵向速度分量，包括高阶振荡谐波的常设振荡。我们还表明，自洽模拟再现存在两个不同的制度的横向日冕振荡：迅速衰减的振荡脉冲事件和持续的小规模振荡，没有明显的阻尼。在振荡回路的足点处没有检测到谐波驱动器。我们表明，日冕环振荡是丰富的自洽三维MHD模拟太阳大气。个别磁环的动态演变和变化表明，我们需要重新评估我们的模型的整体和静态日冕环的恒定长度，有利于更现实的模型。
2021-01-16 astro-ph.SR
Numerical simulations of transverse oscillations in radiatively cooling coronal loops
我们的目的是研究辐射冷却对日冕环的固定扭结振荡的影响。利用FLASH程序求解了三维理想磁流体动力学方程组。我们的模型包括一个直的，密度增强和重力分层的磁通量管。我们最初扰动系统，导致横向振荡的结构，并遵循其演变的一些时期。一个现实的辐射冷却实施。结果进行了比较，可用的分析理论。我们发现，在线性制度（即低振幅扰动和缓慢冷却）的周期和阻尼时间是在很好的符合理论。冷却导致振荡幅度的放大。然而，冷却和非冷却情况之间的差异很小（6次振荡后约为6%）。在实际冷却的高振幅运行中，不稳定性使环路变形，导致阻尼增加。在这种情况下，冷却和非冷却之间的差异仍然可以忽略不计，约为12%。还进行了一组具有更高密度回路的模拟，以探索当冷却在非常短的时间（tcool = 100 s）内发生时会发生什么。我们加强了以前的分析研究的结果，指出由于冷却的放大是无效的，其对振荡特性的影响很小，至少对于这里所示的情况下。此外，即使在快速冷却的情况下，在高振幅运行中也存在相对较强的阻尼，这表明冷却不太可能单独解释所观察到的与耀斑相关的冕环无阻尼振荡。这些结果可能是显着的，在日冕地震学领域，使其应用于日冕环振荡与观察到的淡出或冷却行为。
2015-10-29 astro-ph.SR
Three dimensional MHD Modeling of Vertical Kink Oscillations in an Active Region Plasma Curtain
2011年8月9日，太阳动力学天文台（SDO）上的大气成像组件（AIA）观测到活动区（AR）11263的X6.9级耀斑，随后在EUV日冕线中的大规模日冕活动区等离子体幕中罕见地检测到垂直扭结振荡。最近检测并分析了周期在8.8- 14.9min范围内的阻尼振荡。我们的目的是研究等离子体幕中磁流体振荡的产生和传播，同时考虑到幕的三维磁场和密度结构。我们还旨在测试和改进冠状地震学，以便比标准方法更准确地确定磁场。我们使用所观察到的形态和动力学条件，以及基于差分发射测量（DEM）分析的日冕幕的等离子体特性初始化的垂直和横向振荡的3D MHD模型，通过实施脉冲激励的速度脉冲模仿耀斑产生的非线性快速磁声传播扰动相互作用的帷幕倾斜。利用初始偶极磁场、等温能量方程和观测参数指导的重力分层密度，对模型进行了简化。利用三维MHD模型，我们能够再现垂直振荡的细节，并研究它们的非线性快磁声脉冲的激发，传播和阻尼的过程，发现与观测一致。我们估计简化板为基础的冠状地震的准确性，通过比较确定的磁场强度的实际值从三维MHD建模结果，并证明考虑到更现实的磁几何形状和密度的重要性，以改善冠状地震。
2015-05-20 astro-ph.SR
The excitation of 5-min oscillations in the solar corona
我们的目标是研究所观察到的5分钟振荡的太阳日冕的本地化脉冲，在光球发射的激发。我们解决了全套的非线性一维欧拉方程数值的速度脉冲在太阳大气中传播，这是由现实的温度剖面。数值模拟结果表明，初始速度脉冲迅速变陡，成为一个领先的冲击，而色球中的非线性尾流导致形成连续的脉冲。两个相邻脉冲到达日冕中的检测点之间的时间间隔约为5分钟。因此，连续的脉冲可能会导致在日冕中观察到的5分钟振荡。在日冕中观察到的5分钟振荡可以用连续的冲击来解释，这些冲击是由太阳光球层内通过造粒和/或重连发射的脉冲触发器引起的。
2011-01-20 astro-ph.SR
On the Modeling of Kink Oscillations in Fine-Structured Coronal Loops with Field-aligned Nonlinear Longitudinal Disturbances
National Institute of Technology Delhi（德里国家理工学院）；University of Dundee（邓迪大学）；University of Maryland College Park（马里兰大学帕克分校）
研究初始场向速度流引发的非线性纵向扰动对精细结构日冕环链中扭结振荡阻尼的影响，用二维理想磁流体动力学模拟不同流动几何形状，发现其显著影响阻尼时间，为日冕相关研究提供重要参考。
2026-07-28 astro-ph.SR
The simulation of realistic BiSON-like helioseismic data
在模拟全圆盘日震数据时，仪器噪声传统上被视为与时间无关。然而，在现实中，由于视线速度变化和可能的硬件退化，仪器噪声通常会随着时间的推移而在一定程度上变化。在这里，我们提出了一种新的技术，模拟伯明翰太阳振荡网络（BiSON）日震数据与更现实的模拟仪器噪声。这是通过模拟BiSON仪器观测到的钾太阳夫琅和弗线来实现的。然后可以模拟线的红色和蓝色翼中的强度测量，并且可以添加适当的时间依赖性仪器噪声。然后，可以以与真实数据相同的方式形成模拟的时间序列。在这里，我们提出了模拟方法和第一代的BiSON类仪器噪声时间序列。
2009-03-20 astro-ph.SR
Numerical simulations of large-amplitude oscillations in flux-rope solar prominences
上下文太阳活动的大振幅振荡（LAO）是一种非常壮观但却知之甚少的现象。这些运动具有大于$10 {\mathrm{\, km \,s^{-1}}}$的幅度，并且可以由外部扰动触发，例如，摩顿波或EIT波。目标。我们的目的是分析使用现实的日珥模型的大振幅振荡的性质和触发机制的外部扰动。方法.我们使用具有剪切角和密度对比度两个值的磁通量绳模型对LAO进行了与时间相关的数值模拟。我们利用水平和垂直触发研究了日珥的内部模式。此外，我们使用来自外部的扰动，以了解这种外部干扰如何产生LAO。结果纵向振荡的周期及其随高度的变化与单摆模型吻合得很好。横向振荡的周期随高度保持不变，表明存在一个全局简正模。横向振荡通常具有比纵向振荡更短的周期。结论.纵、横振荡的周期与磁结构的剪切角和日珥密度差的关系很弱。外部扰动扰动的磁通绳激发振荡的两个极化。它们的性质是由纯水平和垂直驱动激发的性质的混合。
2020-03-09 astro-ph.SR
Solar Oscillations
近年来，太阳振荡在观测和理论上都得到了非常详细的研究;因此，太阳可能是目前最好理解的脉动恒星。观测研究包括来自SOHO航天器和地面网络GONG和BiSON的长时间、几乎不间断的振荡数据，以及最近来自Hinode任务的极高分辨率观测。这些观测数据涵盖整个振荡频谱，并已广泛用于日震学研究，为诊断内部分层、差异旋转、纬向和纬向流、次表层对流和太阳黑子提供频率和旅行时间。连同现实的数值模拟，他们导致更好地理解的激励机制和相互作用的振荡与湍流和磁场。然而，许多问题仍未解决。特别是，日震学测量的精度仍然不足以探测太阳黑子的发电机区和深层路线。我们对强磁场区振荡物理的了解不足以解释黑子中的MHD波和黑子地震学。预计定于2010年发射的太阳动力学观测站将在研究太阳振荡方面取得新的重大进展。
2010-01-28 astro-ph.SR
Physically motivated heat conduction treatment in simulations of solar-like stars: effects on dynamo transitions
上下文类太阳恒星的全球磁对流模拟结果在许多方面与观测结果不一致：它们显示了大尺度动力学功率谱中的能量过剩，反太阳差分旋转剖面，加速的两极和缓慢的赤道，太阳旋转速率，以及从轴向到非轴对称发电机的过渡，其旋转速率比观测到的要低得多。尽管模拟再现了在快速旋转体中观察到的活动的旋转波，但它们在旋转坐标系中的运动（所谓的方位角发电机波，ADW）是逆行的，与观测中普遍的旋转波运动相反。目标。我们研究了一个更现实的热传导性的治疗效果，在减轻观测和模拟之间的差异。方法.我们使用物理动机的热传导，通过应用Kramers不透明度定律，在一个半全球性的球形设置描述对流信封的类太阳恒星，而不是规定的热传导配置文件从混合长度参数。结果我们发现，现在的结果的某些方面更好地对应于观察：轴向非轴对称的过渡点被转移到更高的旋转速率。我们还发现ADW的传播方向发生了变化，因此现在也发现了反太阳波。然而，从反太阳到类太阳旋转轮廓的转变也向更高的旋转速率转变，使模型变得更加不切实际。结论.虽然基于Kramers的热传导对再现太阳旋转轮廓没有帮助，但它确实有助于更快的旋转状态，其中发电机解决方案现在与观测结果更好地匹配。
2020-06-11 astro-ph.SR
Convective Excitation and Damping of Solar-like Oscillations
由于CoRoT和开普勒任务，过去十年中，星震学得到了迅速发展。有了更详细的星震观测资料，就有可能准确地推断出振荡是如何在太阳型恒星中被驱动和消散的。我们已经进行了三维（3D）恒星大气模拟与一维（1D）恒星结构模型的关键基准关闭和亚巨星从理论的角度来研究这个问题。基于解析表达式，从三维和一维恒星模型中提取了模式激励率和阻尼率。模态速度振幅由随机激励和线性阻尼之间的平衡确定，然后允许基于从头算和无参数建模首次估计最大振荡功率$ν_{\max}$的频率。我们对我们的数值计算结果和观测数据进行了详细的比较，并对我们所有的目标恒星取得了非常令人鼓舞的一致性。这开启了使用这种逼真的3D流体动力学恒星模型来预测HR图上类似太阳的振荡的令人兴奋的前景，从而能够准确估计恒星的质量，半径和年龄等属性。
2020-05-21 astro-ph.SR
Gravitational wave asteroseismology of fast rotating neutron stars with realistic equations of state
本文在Cowling近似下，用真实状态方程研究了快转中子星的振荡。我们得到了改进的经验关系的引力波星震学与f-模式，第一次，我们认为不仅四极振荡，而且模式与更高的球阶（l= |m| = 3，4）。在与多方EoS进行了系统的比较后，结果表明，在这种情况下发现的经验关系近似也适用于现实的EoS。更重要的是，我们表明，这些关系不会发生显着变化，即使考林近似下降，并考虑完整的广义相对论的情况下，虽然这里使用的归一化（频率和阻尼时间在非旋转限制）可能会有很大的不同。我们还解决了逆问题，即我们详细调查什么样的观测数据是必需的，以确定特征中子星参数。结果表明，质量，半径和旋转速率可以相当准确地估计使用派生的asteroseismology关系。我们还计算了某些模型的不稳定窗口，即在T-Ω-平面中的极限曲线，其中长期的Eosekhar-Friedman-Schutz（CFS）不稳定性克服耗散效应，并表明，一些现代现实的EoS将导致一个更大的不稳定窗口相比，所有的多方文献中提出的。此外，我们还计算了r模的不稳定窗口，并与f模的情况进行了比较。不稳定窗口的总体结果表明，当考虑在快速旋转的中子星中使用f模式的引力波星震学时，考虑l= 3，4的振荡是至关重要的，因为这些模式可以在比纯四极振荡大得多的参数范围内变得CFS不稳定。
2013-05-30 astro-ph.SR gr-qc
Non-radial oscillations and global stellar properties of anisotropic compact stars using realistic equations of state
本研究利用现实状态方程，系统分析各向异性对致密星基本模式引力波频率及全局性质的影响，并表明各向异性参数λ可调节以匹配中子星观测数据。
2022-06-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Nonradial oscillations of realistic anisotropic neutron stars: Polar modes
Universidad Mayor（乌马约尔大学）；Universidad Antonio Nariño（安东尼奥·纳里尼奥大学）；Universidad Industrial de Santander（桑坦德工业大学）
本文在广义相对论框架下研究各向异性中子星的极向扰动，计算f模频率与阻尼时间，发现频率随质量增大、阻尼时间减小，并建立了与致密度无关状态方程的准普适关系，可用于约束各向异性。
2026-09-09 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Nonradial superfluid modes in oscillating neutron stars
首次在有限的恒星温度下自洽地研究了超流非旋转恒星的非径向振荡。本文应用一个现实的状态方程和一个现实的中子和质子超流性临界温度的密度相关模型。特别地，我们讨论了一个在中心和核的外部区域没有中子超流性，但有超流中间区域的恒星的三层结构。我们发现，振荡谱包含一组模式，其频率可以是非常敏感的温度变化。本文还分析了中子星冷却过程中脉动谱的快速时间演化。
2012-01-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
