Interstellar Bow Shocks around Fast Stars Passing through the Local Interstellar Medium
本文研究快速恒星穿越本地星际介质时产生的弓形激波,估算其数量、空间尺度、表面亮度及可探测性,并提出湍流加热可解释 H$_2$ 转动激发和 CH$^+$ 形成。
2023-05-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
The interface between the stellar wind and interstellar medium around R Cassiopeiae revealed by far-infrared imaging
中等初始质量(约1 ~ 8个太阳质量)演化恒星的星周尘埃壳层是在渐近巨星分支阶段大量质量损失的结果。它们的星周壳层密度结构是质量损失过程的直接证据,从中我们可以探讨质量损失的本质。我们使用AKARI红外天文卫星和斯皮策太空望远镜在远红外波长处获得了演化恒星R Cas的表面亮度图,因为尘埃的温度随着与恒星距离的增加而降低,并且需要在较低温度下探测尘埃,即,在更长的波长下。观测到的壳层结构和已知的恒星自行表明,该结构代表了尘埃风和星际介质之间的界面区域。将解卷积后的结构与解析的弓形激波结构进行拟合,以确定弓形激波锥的倾角。我们的数据表明:(1)1 ~ 5 x 10^-5太阳质量(尘埃质量)的弓形激波锥相对于天球平面倾斜68度;(2)碰撞激波相互作用加上周围的星际辐射场使弓形激波锥中的尘埃温度升高到20 K以上。通过弓激波的顶点矢量和恒星的空间运动矢量之间的比较,我们推断,有一个星际介质流本地的R Cas的流速至少为55.6公里/秒,符合环境有利于尘埃加热的冲击相互作用。
2009-11-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Calibrating Interstellar Abundances using SNR Radiative Shocks
使用积分场数据,我们提取的光学光谱开普勒的超新星遗迹位于我们的银河系的内部区域,以及在大麦云云(LMC),小麦哲伦云(SMC),NGC6822和IC 1613的冲击星际云。利用自洽激波模型,我们对这些星系中N、O、Ne、S、Cl和Ar等星际介质的化学组成进行了新的测定,并得到了在激波中被破坏的难熔颗粒的精确估计。通过比较我们导出的丰度与最近的工作中获得的B星,F超巨星和HII区的观测,我们提供了一个新的刻度范围内的丰度$7.9 \lesssim 12+\log {\mathrm {O/H}} \lesssim 9.1$。
2018-11-16 astro-ph.GA
Particle acceleration in interstellar shocks
本文介绍了星际介质中粒子加速过程的基本原理,其基本理论基础是费米机制理论。更具体地说,本文详细介绍了一阶费米加速过程--也称为扩散冲击加速(DSA)机制。在这种情况下,加速是由星际(IS)冲击波引起的。这些IS冲击主要与发射星云(HII区,行星状星云和超新星遗迹)有关。在所有类型的发射星云中,最强的激波与超新星遗迹(SNRs)有关。由于这一事实,它们还提供了最有效的方式来加速ISM粒子成为{高能粒子},即~宇宙射线(CRs)。因此,审查的重点是在超新星遗迹的强冲击波的粒子加速。
2019-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Shocks and Molecules in Diffuse Interstellar Cloud Pairs
弥漫的星际介质是动态的,它的化学和演化是由冲击波阵面以及光解决定的。激波是由超音速运动和速度弥散所隐含的,在统计学上通常称为“湍流”。我们比较模型的磁流体动力学(MHD)冲击,速度典型的云运动通过ISM(3-25 km/s)和冷中性气体的典型密度(~ 100 cm-3),氢原子21 cm线的气体运动学、尘埃质量的远红外发射和高分辨率形态的中红外发射的档案观测,以确定三个高纬度云对中的激波锋面,这些云对的质量为50个太阳。这些云有“头”和延伸的“尾”,高分辨率图像显示“头”前缘的弧形,可能是单独的激波。HI显示由于激波加速材料,在前缘有高速气体。对于两个云对,一个云有一个活跃的冲击表示广泛和偏移HI,而另一个云已经震惊,主要是“CO-暗”分子氢。平行于磁场的激波对云的二维MHD模拟显示出显着的相似性,观察到的云的功能,包括合并的“尾巴”,由于对齐的流和磁场,这导致横向约束下游。磁场和气流之间的平行排列可导致小分子云的形成。
2021-01-06 astro-ph.GA
Vorticity from irrotationally forced flow
在星际介质中,湍流被认为主要是通过超新星爆炸产生的。在第一近似中,这些流动可以写成势的梯度,因而没有涡量。有几种机制可能导致涡的产生,如粘性和斜压项,旋转,剪切和磁场,但目前还不清楚它们的有效性,也不清楚涡是否是决定湍流扩散作用在ISM中的必要条件。本文研究了旋转、切变和斜压性在ISM涡度生成中的作用。
2011-08-18 astro-ph.GA
Polycyclic aromatic hydrocarbon processing in interstellar shocks
背景:多环芳烃似乎是一种普遍存在的星际尘埃成分,但冲击波对它们的影响从未得到充分研究。目的:为了研究星际激波中高能(~0.01-1 keV)离子(H、He和C)和电子碰撞对多环芳烃(PAH)的影响,我们计算了在50-200 km/s的星际激波中,离子-PAH和电子-PAH的核力和电子相互作用。结果如下:星际多环芳烃(Nc = 50)在速度大于100 km/s的冲击中无法生存,而更大的多环芳烃(Nc = 200)在速度大于/等于125 km/s的冲击中会被破坏。对于~75 - 100 km/s范围内的冲击,破坏不完全,PAH结构可能会因失去重要部分(20-40%)的碳原子而严重变性。我们得出银河系典型的PAH寿命为几× 10^8年。这些结果是强大的,独立的一些关键参数的不确定性,还没有得到很好的实验确定。结论:对冲击区多环芳烃排放的观察表明,这种排放要么出现在冲击区之外,要么这些地区夹带着密度更大的团块,除非它们在冲击气体中完全消融和侵蚀,否则这些团块会使灰尘和多环芳烃在极端环境中生存。
2010-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Chemical Evolution during Molecular Cloud Formation Triggered by an Interstellar Shock Wave: Dependence on Shock Parameters and Comparison with Molecular Absorption Lines
本文通过三维磁流体动力学模拟与气体-尘埃化学网络后处理,研究星际激波压缩层中分子云形成初期的化学演化,揭示碳链、CN、HCN等分子丰度对激波参数和消光的依赖,并与弥漫云和半透明云的分子吸收线观测进行对比验证。
2024-11-19 astro-ph.GA
Destruction of Interstellar Dust in Evolving Supernova Remnant Shock Waves
超新星产生的冲击波是造成星际介质(ISM)中大部分尘埃颗粒破坏的原因。迄今为止,尘埃破坏时标的计算都是使用平面平行定常激波进行的,然而,当破坏时标变得比超新星遗迹(SNR)激波演化的时标更长时,这种近似就失效了。在本文中,我们提出了新的计算粮食破坏的发展,辐射信噪比。为了便于与Jones等人(1996年)以前的研究进行比较,我们采用了与该论文相同的粉尘特性。我们发现,当SNR中的冲击气体包的热历史与稳态冲击后的热历史显著不同时,晶粒破坏的效率与稳态冲击的效率最不一致。这种情况发生在速度>~ 200 km/s的冲击波中,此时残余物刚刚开始辐射。假设信噪比在暖相主导的ISM中演变,我们发现与Jones等人(1996)假设的热气主导的ISM相比,尘埃破坏时间尺度增加了约2倍。最近对超新星速率和ISM质量的估计导致破坏时间尺度增加了约3倍,导致硅酸盐颗粒破坏时间尺度为约2-3 Gyr。这些增加,虽然不能解决硅酸盐颗粒的破坏和创建的时间尺度不一致的问题,是一个重要的一步,了解起源,并在ISM中的灰尘的演变。
2015-02-03 astro-ph.GA
Shock waves in Interstellar Cloud-Cloud and Wind-Cloud Collisions
本研究利用自主开发的python激波识别算法,通过三维数值模拟分析云-云碰撞与风-云碰撞的演化阶段、激波特性及相关物理量变化,揭示云尺寸、几何形状对碰撞过程的影响。
2024-04-20 astro-ph.GA
Chemical models of adenine precursors cyanamide and carbodiimide in the interstellar medium
氨腈(NH_2CN)及其异构体碳二亚胺(HNCNH)在星际介质(ISM)中可以通过一系列反应生成腺嘌呤。因此,它们被认为是生命起源研究中的关键益生元分子。我们使用了三相NAUTILUS化学代码,其中包括气体,尘埃表面和冰冷的地幔,以研究氰胺和碳二亚胺的形成和破坏。我们添加了200多个新的化学反应的两个异构体和相关物种,并建立了一个比较完整的网络。我们采用冷核、热Corino/core和激波模型模拟了不同的物理环境,发现这两种异构体主要是由颗粒表面的自由基反应产生的。我们的模拟结果表明,氰胺和碳二亚胺分子来自表面化学在早期的进化阶段。我们推测,在ISM中,从氰基乙炔(C3 NH)、氰胺和碳二亚胺分子出发形成腺嘌呤互变异构体是一条低效的途径。
2023-03-03 astro-ph.GA astro-ph.SR
Two-photon production in low-velocity shocks
银河系的星际介质中有大量的低速激波,其速度小于,比如说,70 km/s。有些是高速冲击的后代,而另一些则以低速开始(例如,恒星弓激波、中速云、螺旋密度波)。低速冲击主要通过Ly-alpha、双光子连续谱、光学复合线(例如,H-α)、自由束缚发射、自由-自由发射和金属的禁戒线。黑暗的远紫外(FUV)天空,加上双光子连续谱在1400埃处达到峰值,使FUV波段成为低速激波的理想示踪物。最近的GALEX FUV图像再次证实了这一预期,在古老的超新星遗迹中发现了微弱而巨大的星际结构,并在天空中延伸出薄弧。星际弓形激波预计来自银河系盘的快速恒星,它们穿过距离太阳15 pc以内的本地星际介质中的众多气体云。利用迄今为止得到的最好的原子数据,我们给出了10^4 ~ 10^5 K温度范围内纯氢等离子体中Ly $α$、双光子连续谱和H $α$产额的方便拟合公式.这里提出的公式可以很容易地纳入随时间变化的冷却模型以及碰撞电离平衡模型。
2023-02-27 astro-ph.GA
Properties of Interstellar Medium in the S0 Galaxy NGC 1222: Evidence for Shocked-enhanced Line Emission
该研究结合光学、远红外光谱与多波段测光分析并合S0星系NGC 1222,发现其高尘埃含量、冲击增强发射线及气体流入证据。
2025-03-28 astro-ph.GA
Effects of Forcing on Shocks and Energy Dissipation in Interstellar and Intracluster Turbulences
观测表明,星际介质(ISM)中的湍流是超音速的($M_{\rm turb}\gg1$)和强磁化的($β\sim0.01-1$),而在团内介质(ICM)中,它是亚音速的($M_{\rm turb}\lesssim1$)和弱磁化的($β\sim100$)。这里,$M_{\rm turb}$是湍流马赫数,$β$是等离子体β。我们研究的属性,在这些不同的环境中诱导的冲击,包括分布的冲击马赫数,$M_s$,和耗散的湍流能量在冲击,通过数值模拟使用高阶精确的代码的基础上WENO计划。特别是,我们调查不同模式的强迫驱动湍流的影响:螺线管,压缩,和两者的混合物。在ISM湍流中,虽然密度分布看起来与不同的强迫不同,速度功率谱,$P_v$,在小尺度上表现出弱的依赖性。因此,冲击的统计数据对强迫的依赖性很弱。在具有$M_{\rm turb}\approx10$和$β\sim0.1$的ISM模式中,在激波处耗散的湍流能量的分数估计为$\sim15~\%$,对强迫模态不敏感。相反,在ICM湍流中,PDMATHAMT以及密度分布显示出强烈的强迫依赖性。压缩强迫下的激波频率和平均马赫数大于螺线管强迫下的激波频率和平均马赫数,能量耗散也大于螺线管强迫下的激波频率和平均马赫数。在带有$M_{\rm turb}\approx0.5$和$β\sim10^6$的ICM模型中,随后的冲击消散分数在$\sim10-35~\%…
2021-12-08 astro-ph.GA
Effects of charge exchange on plasma flow in the heliosheath and astrosheathes
本文通过简化玩具模型研究电荷交换对星体层鞘等离子体流的影响,解释了内日球层鞘中等离子体冷却导致日球层顶前密度增加、动量源改变压力分布,以及层加热时外层球顶附近密度降低等现象。
2024-01-15 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.plasm-ph
Formation of HI Clouds in Shock-compressed Interstellar Medium: Physical Origin of Angular Correlation Between Filamentary Structure and Magnetic Field
最近对中性银河系星际介质的观测表明,HI云的边界结构与星际磁场成一直线。在此基础上提出了许多有趣的应用,如通过Escherasekhar-Fermi方法测量磁场强度,去除偏振前景尘埃辐射,探测宇宙微波背景辐射中的暴胀偏振辐射等。然而,这种排列的物理起源仍有待解释。为了了解对齐机制,我们研究形成HI云触发的冲击压缩的扩散温暖的中性介质使用三维磁流体动力学模拟光学薄冷却和加热的影响。我们发现,密度为n~1 cm^-3的激波压缩扩散星际介质通过冷却驱动的热不稳定性演化为典型密度为n~50 cm^-3的HI云,这与以前的研究结果一致。我们应用克拉克等人开发的机器视觉变换。(2014)与通过模拟获得的所得柱密度结构相关联,以便测量HI云的对流结构与磁场之间的角度相关性。我们发现,HI细丝的取向依赖于环境湍流速度场,特别是在磁场的方向上的剪切应变的强度,这是由冲击波传播方向和上游磁场之间的角度控制。当沿磁场方向的应变较弱时,HI云的附加分量基本上垂直于磁场。然而,如果我们沿着磁场增强湍流应变,或者如果我们在震前介质中设置湍流,细丝就会与磁场对齐。
2016-09-19 astro-ph.GA
Observing stellar bow shocks
对于恒星来说,弓形激波通常是它们的恒星风和星际介质之间的边界。船头激波是以船在水中移动时产生的波浪命名的,当两股气流碰撞时,船头激波可以在空间中产生。太空实际上充满了由稀薄的气体和尘埃组成的星际介质。恒星发出一种叫做恒星风的气流。恒星风最终会撞击到星际介质中,形成一个界面,在那里,密度和压力等物理条件会发生巨大变化,可能会产生冲击波。在这里,我们讨论了一些文献恒星弓冲击,并显示其中的一些意见,加强了图像处理技术,特别是最近提出的AstroFracTool软件。
2010-05-10 astro-ph.GA physics.space-ph
Tracing interstellar magnetic field using the velocity gradient technique in shock and self-gravitating media
本研究继续发展的技术,采用速度梯度,确定在(\cite{GL17},以下简称GL 17)作为一种手段,探测星际介质中的磁场。我们展示了一些实用的方法来提高跟踪磁场在星际介质中的速度质心梯度(VCG)的精度。针对超阿尔文湍流中的磁场追踪问题,本文介绍了一种滤除低空间频率的方法,该方法使磁场追踪能够在湍流等离子体的动能占主导地位的情况下进行。我们提出了协同的方式使用VCG连同强度梯度(IG),同步辐射强度梯度(SIG)以及尘埃偏振。我们发现,虽然IG跟踪磁场比VCG差,IG和VCG之间的角度的偏差跟踪的冲击在扩散介质中。类似地,垂直定向的VCG和SIG或尘埃偏振测量数据跟踪引力坍缩的区域。我们证明了效用相结合的VCG,IG和旋光使用GALFA HI和普朗克旋光数据。我们还提供了一个例子的协同作用的VCG和SIG使用HI4PI全天HI调查与普朗克同步加速器的强度数据。
2017-05-23 astro-ph.GA
Shaken or stirred: the diffuse interstellar medium with exceptionally high SiO abundance
本研究利用NOEMA干涉仪在无恒星形成的弥漫星际介质中探测到异常高丰度的SiO,且线宽排除了高速激波机制,挑战了SiO源于恒星反馈的传统观点,强调需重新审视尘埃处理与弥漫星际化学过程。
2023-04-13 astro-ph.GA
3-D Dynamics of Interactions between Stellar Winds and the Interstellar Medium as Seen by AKARI and Spitzer
AKARI红外天文卫星和斯皮策太空望远镜最近对质量损失恒星的远红外测绘表明,远红外弓形激波结构可能在这些质量损失恒星周围无处不在,特别是当这些恒星具有高自行时。这样的远红外弓形激波的更高的空间分辨率数据现在允许详细的拟合产生的弓形激波锥的方向相对于日心空间运动矢量的中心恒星,使用这些弓形激波的动量守恒的假设下,在物理薄界面之间的恒星风和星际介质(ISM)的解析解。对所观察到的弓形激波结构的拟合分析将能够确定环境ISM流矢量,从而建立一种新技术来探测这些相互作用系统的局部3-D ISM动力学。在这篇评论中,我们将展示这种新技术的三个特殊情况下,参宿四,R长蛇座,和R仙后座。
2009-05-06 astro-ph.GA
Synthesis of the distribution function of ISN He
太阳风与星际物质的相互作用涉及星际中性原子与等离子体之间的电荷交换,这导致星际中性原子(ISN)的二次布居的产生。星际边界探测器(IBEX)探测到了星际He的次级粒子数,但对这些测量结果的解释主要是基于一种近似,即初级星际中性粒子数和次级粒子数是外日鞘中不相互作用的均匀麦克斯韦-玻尔兹曼函数。我们模拟的分布函数在外部日鞘和内部的日球顶使用的方法与统计权重的产生和损失方程的解决方案,由于在外部日鞘的电荷交换碰撞的次级原子的特征。我们表明,两个麦克斯韦近似的中性He的分布函数是不是一个很好的近似外日鞘内,但一个合理的终止激波内。这是由于一个强大的选择效应:He原子能够穿透内部的终止冲击波是一个小的,特殊的子集,整个二级He人口。尽管如此,两麦克斯韦近似再现的密度分布的ISN内的终止冲击波以及,并使一个现实的再现由太阳的速度矢量通过本地星际物质和未扰动的星际磁场的矢量所定义的平面的方向。
2019-07-21 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
Constraining the coherence scale of the interstellar magnetic field using TeV gamma-ray observations of supernova remnants
银河系的宇宙射线(CR)被认为是在超新星遗迹(SNR)的冲击加速。在强子的情况下,TeV的伽马射线发射从SNRs起源于衰变的π介子,产生于星际气体和CR的碰撞。使用CR-磁流体动力学模拟,我们表明,磁密度依赖的冲击加速是能够重现所观察到的TeV伽马射线形态的SNR,如船帆座小。和SN 1006单独通过改变磁性形态。这意味着伽马射线亮区是由准平行激波(即,当冲击波以与上游磁场成窄角度传播时),已知这能有效地加速CR质子,并且伽马射线暗区指向准垂直冲击波配置。模拟的伽马射线形态与观测结果的比较,使我们能够限制船帆座周围的磁相干尺度$λ_B$。以及SN 1006分别对应于$λ_B \simeq 13_{-4.3}^{+13}$ pc和$λ_B >200_{-10}^{+80}$ pc,其中SN 1006的环境磁场与大部分均匀一致。我们发现一致的纯强子和混合强子轻子模型,既再现多频谱从无线电TeV的伽马射线和匹配所观察到的伽马射线形态。最后,为了捕捉信噪比激波在云团星际介质中的传播,我们用数值模拟和解析方法研究了激波与稠密云团的相互作用。我们构建了一个解析的伽玛射线模型的核心崩溃SNR通过结构化星际介质传播,并表明伽玛射线光度只有30%的偏差为现实的参数。
2020-06-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Shocks, Star Formation, and the JWST
星际介质(ISM)由于各种形式的能量的不断注入而不断演化。高能辐射将能量传递到ISM:从大质量恒星发射的紫外光子到X射线和$γ$射线。宇宙射线是另一种能量来源。最后,机械能通过激波或湍流注入。激波在星系的星际介质中是普遍存在的。它们与恒星形成(通过喷流和两极外流)、生命(通过星风)和死亡(在AGB星风或超新星爆炸中)有关。导致分子云形成的动力学过程也会在星际物质流碰撞时产生冲击。由于星际激波的普遍存在,对星际激波的研究也是对ISM中其他能量注入机制的有益探索。这项研究必须进行,以了解ISM的演变作为一个整体,并解决各种问题:什么是特殊的化学相关的冲击,是什么贡献的物质在星系中的循环?在各种尺度上,冲击对周围环境的能量影响是什么,因此恒星对星系的反馈是什么?恒星形成的情景是什么,这种恒星形成是否导致冲击波的传播,或者它是否由冲击波传播触发?冲击波在加速宇宙射线中的作用是什么?它们能否揭示它们的组成和扩散过程?为了在这些问题上取得进展,最重要的是用最精确的冲击模型来解释最精确的观测结果。从观测的角度来看,詹姆斯·韦伯太空望远镜是更好地解决上述问题的有力工具,因为它将允许以前所未有的空间和光谱分辨率观测红外范围内的许多激波示踪物。
2015-10-01 astro-ph.GA
Interstellar H$_2$O Masers from J Shocks
我们提出了一个模型,在恒星形成区观察到的22 GHz H $_2$ O脉泽发生在致密区(震前密度$n_0 \sim 10^6 - 10^8$ cm $^{-3}$)传播的激波后面。我们专注于高速($v_s > 30$ km s $^{-1}$)解离J冲击,其中H $_2$重新形成的热量保持了一个大柱的$\sim 300-400$ K气体,在这些温度下的化学驱动相当大一部分的氧气不是在CO中形成H $_2$ O。H $_2$ O柱密度、氢密度和由这些激波产生的温暖温度足够高,能够产生强大的脉泽作用。观测到的亮度温度(通常是$\sim 10^{11} - 10^{14}$ K)是激波平面内相干速度区的结果,这些相干速度区的尺寸是$\sim 10^{13}$ cm激波厚度的10到100倍。因此,脉泽被射向观察者,观察者通常从“侧面”或垂直于激波速度观察激波;最亮的脉泽则以相对于周围气体的最低视线速度被观察到。我们给出了脉泽反转、由此产生的亮度温度、脉泽光斑的大小和形状、各向同性亮度以及脉泽区磁场与激波参数和相干路径长度的关系的数值和解析研究;总的结果是,在银河系H $_2$ O 22 GHz脉泽中,这些观测参数可以在具有$n_0\sim 10^6 - 10^8$ cm $^{-3}$和$v_s \sim 30 -200$ km s的J激波中产生$^{-1}$。一些关键的观测量,如脉泽形状…
2013-06-22 astro-ph.GA
Interaction between massive star winds and the interstellar medium
大质量恒星驱动强风,冲击周围的星际介质,为孤立的恒星和年轻的星团周围的超级气泡产生秒差距尺度的气泡。这些气泡可以通过电磁波谱观察到,包括风本身和被扫起的星际气体。失控的大质量恒星产生弓形激波,强烈压缩星际气体,产生明亮的红外线,光学和无线电星云。随着对弓形激波的非热射电辐射的探测,现在也可以研究粒子加速。我回顾了大质量恒星周围的风泡和弓形激波的研究,突出了红外,无线电和X射线观测的最新进展,以及这些星云的多维模拟的进展。这些进展使理论和观测之间的定量比较,并允许测试一些物理过程的重要性,如热传导和开尔文-亥姆霍兹不稳定性在塑造星云和限制能量的恒星风反馈到星际介质。
2022-11-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Bow Shock and Local Bubble Plasma Unveiled by the Scintillating Millisecond Pulsar J0437$-$4715
研究利用 MeerKAT 对毫秒脉冲星 PSR J0437−4715 的闪烁弧带分析,发现25个星际等离子体结构,揭示脉冲星星风弓形激波几何及本地泡内湍流维持的亚 au 密度涨落。
2025-02-18 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Dust destruction in non-radiative shocks
超新星遗迹冲击波是星际尘埃颗粒被破坏的主要场所。然而,在非辐射冲击中的粉尘销毁效率仍然不是很清楚。一种方法来估计被摧毁的尘埃的分数是比较冲击后的气体丰度和震前介质总丰度之间的差异时,震前元素耗尽因素是已知的。我们比较了大麦云云(LMC)中16个SNR的激波后气体丰度与我们基于69颗慢转早期B型星推导出的LMC星际介质丰度。结果表明,在冲击波中,平均有$\sim$ 61%的富硅尘埃颗粒被破坏,而富铁尘埃颗粒的破坏率仅为$\sim$ 40%.这一结果支持了这样一种观点,即在扩散中性介质中,Fe的高度耗尽不是由富Fe晶粒的回弹性引起的,而是由于更快的生长速率。这项工作也为限制星际尘埃的化学成分提供了一种潜在的方法。
2019-07-29 astro-ph.GA
An In Situ Study of Turbulence Near Stellar Bow Shocks
恒星弓形激波在各种星际环境中被观测到,并由星际介质(ISM)中的气体条件形成。只有少数观测探测器,包括发射弓形激波的H $α$和旅行者号星际任务(VIM),才能对恒星弓形激波附近的湍流密度波动进行现场测量。在本文中,我们研究了吉他星云周围的密度变化,一个H $α$弓形激波与PSR B2224 $+$ 65,在串联的密度变化探测附近的太阳风和ISM的VIM。1994年至2006年期间,哈勃太空望远镜对吉他星云的高分辨率观测跟踪了100至1000个金的密度变化,而旅行者1号等离子体波系统的VIM密度测量则将变化限制在1000米至10个金。密度波动的功率谱将吉他星云附近的湍流波数谱的振幅限制在${\rm log}_{10}C_{\rm n}^2 = -0.8\pm0.2$ m $^{-20/3}$和旅行者号探测的非常局部的ISM ${\rm log}_{10}C_{\rm n}^2 = -1.57\pm0.02$ m $^{-20/3}$。从其他四个H $α$弓形激波的多历元观测得到的谱振幅也显示出$C_{\rm n}^2$的显着增强,从被认为是典型的扩散,温暖的电离介质的值,这表明这些弓形激波附近的密度波动可能会被放大与周围介质的激波相互作用,或通过选择效应,有利于H $α$发射嵌入在致密介质的弓形激波。
2021-09-28 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.space-ph
Physical Conditions in Shocked Interstellar Gas Interacting with the Supernova Remnant IC 443
本文利用哈勃空间望远镜远紫外光谱研究超新星遗迹IC 443与星际气体的相互作用,揭示了激波后冷却气体、压力不均匀性及前景遗迹物质等物理条件特征。
2020-05-18 astro-ph.GA
The water abundance behind interstellar shocks: results from $Herschel$/PACS and $Spitzer$/IRS observations of H$_2$O, CO, and H$_2$
利用$Herschel$测量的远红外CO和H $_2$ O线辐射,结合$Spitzer$测量的中红外H $_2$转动辐射,研究了激波加热分子气体中水的丰度。我们目前获得的远红外线光谱与$Herschel$的PACS仪器范围光谱模式对两个位置的原恒星外流NGC 2071和一个位置的超新星遗迹W28和3C 391。这些光谱提供明确的检测,在一个或多个位置,12个旋转线的水,14个旋转线的CO,8个旋转线的OH(4 λ双峰),和7个精细结构的原子或原子离子的过渡。我们首先使用了一个同时适合CO线通量,随着H $_2$旋转线通量先前测量的$Spitzer$,以约束温度和密度分布内的排放气体,然后我们调查了所观察到的H $_2$ O线通量所暗示的水的丰度。水线通量与非离解激波的标准理论模型符合得很好,该模型预测了在速度为$v \sim 25$ km/s的激波中颗粒地幔的完全汽化,在此速度之后,特征气体温度为$\sim 1300$ K,H $_2$ O/CO比为1.2
2013-12-23 astro-ph.GA
Investigating solid-state CH3OH formation with chemical modelling
Leiden University(莱顿大学);Universität Bonn(波恩大学);University College London(伦敦大学学院);Universidad Nacional de Colombia(哥伦比亚国立大学)
研究通过化学建模探讨了星际冰中甲醇形成过程中自由基-分子H原子抽象反应的作用,并提出H2CO/CH3OH比值可作为诊断工具。
2025-09-26 astro-ph.GA
Bimodal Behavior and Convergence Requirement in Macroscopic Properties of the Multiphase Interstellar Medium Formed by Atomic Converging Flows
为了计算冷中性介质(CNM)的形成,我们对20 km/s的暖中性介质(WNM)的会聚流进行了系统的流体力学模拟,特别关注了多相星际介质(ISM)的平均性质,如10 pc尺度上的平均激波阵面位置和平均密度。我们的研究结果表明,在这些平均属性的收敛需要0.02 pc的空间分辨率,解决了冷却长度的热不稳定中性介质(UNM)遵循动态冷凝从WNM到CNM。我们还发现,两个不同的激波后状态出现的平均属性取决于上游WNM密度波动的振幅(= sqrt(<drho^2>)/rho_0)。当振幅> 10%时,激波和密度不均匀性之间的相互作用导致了大于3 km s^-1的激波后湍流的强烈驱动,它主导了激波压缩层中的能量收支。湍流通过冷却和随后的CNM形成阻止动态冷凝,并且CNM质量分数保持为~ 45%。相比之下,当振幅<= 10%时,激波阵面保持几乎直的几何形状,CNM形成有效地进行,导致CNM质量分数约为70%。速度弥散被限制在2 ~ 3 km s^-1的热不稳定性介导水平,并且该层由湍流能和热能相等地支持。我们还提出了一个有效的状态方程,模型的多相ISM形成的WNM收敛流作为一个单相ISM。
2020-10-23 astro-ph.GA
Fantastic Striations and Where to Find Them: Origin of Magnetically Aligned Striations in Interstellar Clouds
在原子云和分子云中,通常都能观察到与背景对比度相对适中的薄的、磁性排列的条纹。它们在湍流会聚激波的MHD模拟中也很突出。模拟的条纹发展在一个致密的,停滞的表中的中平面的后冲击区的磁致会聚流碰撞。我们分析表明,二次流是一个不可避免的后果的跳跃条件的斜MHD冲击。它们通过二次激波产生停滞的片状亚层,粗略地说,当主会聚流中的阿尔夫维尼克速度是超音速时,这是一个在星际云中相对容易满足的条件。致密子层自然地被靠近子层平面的强磁场穿过。大量的磁场使薄片具有高度的各向异性,这是条纹形成的关键。具体而言,在空间上垂直于磁场变化的主流入的扰动可以容易地围绕场线卷起片材而不使它们弯曲,从而产生在列密度图中表现为磁对准条纹的波纹。另一方面,沿磁力线空间变化的扰动使子层弯曲,并局部改变其相对于磁场的方向,通过沿磁力线增强的质量积累,在特殊位置播种,成为倾斜的过密细丝和星前核。在我们的设想中,磁化斜激波所特有的致密子层是磁性排列的弥散条纹和大质量恒星形成结构的发源地。
2017-06-14 astro-ph.GA
Vortical field amplification and particle acceleration at rippled shocks
超新星遗迹(SNRs)冲击被认为会加速带电粒子,并在冲击后的气流中产生强烈的湍流。根据过去十年的高能观测,已经推断出SNR激波处的磁场大大超过激波压缩的星际场。我们概述了如何从一个小规模的发电机过程下游的冲击,提供了一个明确的表达湍流反反应的流体旋转这样的字段放大结果。通过合理的星际湍流参数,可以得到$X-$射线环的空间尺度和短时变。我们表明,这样的涡旋场饱和比同步加速器发射高能电子的加速时间更快。
2013-11-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Two-Fluid MHD Simulations of Converging Hi Flows in the Interstellar Medium. II: Are Molecular Clouds Generated Directly from Warm Neutral Medium?
利用二维双流体磁流体动力学模拟研究了热不稳定性导致的星际云的形成。我们考虑的情况下,收敛,超音速流动的温暖的中性介质中的星际介质,产生一个冲击板的热不稳定的气体云的形式。正如论文I所推测的,我们发现,在冲击板中,磁压占主导地位,热不稳定性在等容冷却的热不稳定板中增长,导致数密度通常为n < 100 cm^-3的HI云的形成,即使磁场和会聚流之间的角度很小。我们还发现,即使有一个很大的分散的磁场,冲击板的演变基本上是由平均磁场和收敛流之间的角度决定。因此,由热中性介质堆积而成的分子云似乎不是典型的分子云形成过程,除非超声速会聚流的方向通过某种机制偏向于平均磁场的方向。然而,当该角度较小时,由于会聚流动而产生的HI壳是块状的,并且可能演化成分子云,前提是块状HI壳中的气体沿着磁场线再次堆积。我们预计,另一个后续的冲击波可以再次堆积气体的大规模壳和生产一个更大的云。因此,我们强调的重要性,多集的收敛流,作为一个典型的形成过程的分子云。
2009-08-25 astro-ph.GA
Pulsar Scintillation through Thick and Thin: Bow Shocks, Bubbles, and the Broader Interstellar Medium
本研究利用FAST对八颗脉冲星进行观测,揭示了多样化的闪烁弧特征,结合连续谱图构建了局部星际介质中散射介质的三维视图。
2023-11-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Development of Turbulence in Post-shock Regions
本研究通过高分辨率AREPO流体动力学模拟孤立激波穿过超音速湍流的过程,发现激波可放大激波后区域湍流能量、诱导涡度择优取向并产生各向异性湍流,且与纯流体力学相关研究结果一致。
2025-08-18 astro-ph.GA
The contagion of star-formation: Its origin
在恒星形成之前,就有密集的冷分子气体。在它们的幼年期和演化后期,恒星通过电离辐射或强风的驱动冲击向星际介质注入相当大的能量。星际冲击波扫过通常以超音速传播的致密气体层。在本文中,建议检查致密结构形成的可能性,也许,未来的原恒星形成,在这样的壳层冲击的分子云。在这里,我将讨论一个自引力,三维,高分辨率的模拟使用平滑粒子流体动力学的结果。
2011-12-01 astro-ph.GA
Turbulent dynamo in the two-phase interstellar medium
磁场是恒星形成星系中湍流星际介质的重要动力学组成部分。这些磁场是由于发电机作用,发电机作用是将湍流动能转换为磁能的过程。在小于湍流驱动尺度的尺度上起作用的发电机称为湍流发电机。ISM是一种多相介质,观测表明磁场的性质随相位而异。在这里,我们的目标是研究如何的湍流发电机的属性取决于相位。我们模拟了两相介质中的非等温湍流发电机(大多数以前的工作假设等温气体)。我们发现,热相($T\ge10^3~{\rm K}$)是跨音速和冷相($T<10^3~{\rm K}$)是超音速。我们发现磁场在指数增长阶段的增长率在两个阶段是相似的。我们计算的条款负责的涡度的放大和破坏,并表明,在这两个阶段涡度放大由于湍流运动,进一步放大的斜压项在温暖的阶段,和破坏的长期粘性相互作用中存在的对数密度梯度在冷相。我们发现,由于较强的洛伦兹力的最终比例的磁场湍流动能是较低的冷相。我们发现,非等温湍流发电机是显着不同的等温对应,这表明需要研究的湍流发电机在多相介质中。
2022-05-17 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Shock-accelerated cosmic rays and streaming instability in the adaptive mesh refinement code Ramses
宇宙射线(CR)被认为在星系演化的几个关键方面,包括星际介质的结构,星系风的形成,和晕的非热压力支持中发挥着重要的动力学作用。我们介绍了一个数值模型求解CR流不稳定性和加速的CR在冲击与流体的方法在自适应网格加密代码ramses。CR流是用扩散方法解决的,它的各向异性性质自然被捕获。我们介绍了一个激波探测器的拉美西斯代码,自动检测激波不连续的流动。激波是CR注入的场所,根据扩散激波加速机制,其CR加速效率取决于上游磁场的强度。我们表明,激波探测器准确地捕捉激波的位置,并估计几个问题的激波马赫数。在Sedov溶液中,CRs的注入依赖于结晶度,这导致超新星泡呈现出大的极帽(均匀的背景磁场)或CR分布的斑块结构(不均匀的背景磁场)。最后,我们结合了两个加速CR流在一个简单的湍流星际介质盒,并表明,CR的存在显着修改的气体结构。
2019-10-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Interstellar Gas and X-rays toward the Young Supernova Remnant RCW 86; Pursuit of the Origin of the Thermal and Non-Thermal X-ray
我们已经分析了原子和分子气体使用21厘米HI和2.6/1.3毫米CO的排放对年轻的超新星遗迹(SNR)RCW 86,以确定星际介质与SNR的冲击波相互作用。我们已经发现了一个HI强度抑郁症之间的$-46$和$-28$公里秒$^{-1}$朝向SNR的速度范围内,这表明在星际介质的空腔。HI腔与热发射和非热发射X射线壳重合。热X射线与HI分布的边缘重合,这表明了一个强的密度梯度,而非热X射线被发现朝向密度较低的HI腔的内部。最显著的非热X射线出现在壳的西南部,那里的HI气体追踪着致密和寒冷的成分。我们还确定了一氧化碳云,这可能是相互作用的SNR冲击波在相同的速度范围内的HI,虽然CO云只分布在有限的一部分的SNR壳。最大的云位于壳的东南部,显示出与热X射线的详细对应。这些CO云显示出增强的CO $J$ = 2-1/1-0的强度比,表明激波前缘的加热/压缩。我们解释了激波-云相互作用增强了西南部的非热X射线,而热X射线是由密度为10-100 cm $^{-3}$的激波加热气体发射的。此外,我们可以清楚地看到CO云周围的HI包层,这表明其前身的风比核心坍缩SNR RX J1713.7 $-$ 3949的大质量前身的风弱。RCW 86的前身似乎是一个由一颗白矮星和一颗具有低速吸积风的低质量恒星组成的系统。
2017-04-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Exclusion of Tiny Interstellar Dust Grains from the Heliosphere
在太阳系中观测到的星际尘埃颗粒的分布取决于星际介质-太阳风相互作用的性质。颗粒的电荷将它们耦合到星际磁场(ISMF),导致一些颗粒被排除在日球层之外,而颗粒的尺寸分布的较大端,具有与日球层的尺寸相当的回转半径,穿透终端激波。这导致了在太阳系中探测到的尺寸分布的倾斜。我们提出了新的计算颗粒轨迹和由此产生的颗粒密度分布的小ISDG传播通过日光层。我们利用详细的日光层模型的结果,使用三维(3-D)磁流体动力学/动力学模型,旨在匹配数据的形状的终止冲击和相对偏转的星际中性H和他流入日光层。我们发现,必要的倾斜的ISMF相对于流入方向的结果在分布的不对称性较大的颗粒(0.1微米),穿透日球顶。较小的颗粒(0.01微米)在日球顶完全被排除在太阳系之外。
2009-11-09 astro-ph.EP astro-ph.GA
Persistent Plasma Waves in Interstellar Space Detected by Voyager 1
2012年,旅行者1号成为第一个对非常局部的星际介质进行原位探测的探测器。旅行者1号等离子体波系统对跨越约30天文单位(au)星际空间的等离子体密度进行了点估计,揭示了太阳层顶外的大尺度密度梯度和压缩湍流。先前对等离子体密度的研究完全依赖于对离散等离子体振荡事件的检测,这些事件是在从太阳向外传播的冲击之前触发的,这些事件被用来推断等离子体频率和密度。我们在旅行者1号等离子体波系统数据中检测到一类非常弱的窄带等离子体波发射,这些数据从2017年开始持续存在,并且能够在大约10 au的时间内稳定采样测量星际等离子体密度,平均采样时间为3天,或0.03 au。我们发现au尺度的密度波动,在先前检测到的等离子体振荡事件之间的星际介质中的湍流跟踪。窄带发射的可能机制包括热激发等离子体振荡和准热噪声,并且可以通过旅行者号或未来星际任务的新发现来澄清。这种持续的辐射表明,旅行者1号可能能够在没有激波产生的等离子体振荡事件的情况下继续跟踪星际等离子体密度。
2021-12-13 astro-ph.EP astro-ph.GA physics.plasm-ph