Particle Acceleration in Stratified 2D MRI Turbulence: From Reconnection to First- and Second-Order Fermi and Shear Acceleration
Millennium Nucleus on Transversal Research and Technology to Explore Supermassive Black Holes (TITANS)（探索超大质量黑洞的横向研究与技术千年核）；Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学自由艺术学院科学系）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile（智利大学物理与数学科学学院物理系）
本研究通过二维粒子模拟识别了分层MRI湍流中粒子加速的三个阶段（重联注入、一阶费米加速、二阶费米与剪切加速），解释了最大能量与尺度分离比成正比的原因，并表明MRI可在低光度盘中产生超相对论粒子。
2026-09-22 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetohydrodynamic convection in accretion discs
对流已经在吸积盘领域讨论了几十年，既作为角动量传输的手段，也因为它通过热传输控制盘的垂直结构的作用。如果气体被充分电离并被弱磁场穿过，对流可能以非平凡的方式与磁旋转不稳定性（MRI）相互作用。最近，垂直分层的MRI局部模拟报告了相当大的变化，角动量输运，测量的应力与热压力比$α$，当对流被认为是存在的。虽然MRI湍流可以作为对流的热源，但不清楚不稳定性如何动态地相互作用。在这里，我们的目标是调查控制数值实验中的两个不稳定性之间的相互作用，从而隔离它们的相互作用的一般特征。我们进行垂直分层，三维MHD剪切盒模拟与保守的，有限体积的代码PLUTO的完美气体状态方程。我们发现两个不稳定性之间的相互作用的两个特征的结果：直MRI和MRI/对流周期，后者表现出交替阶段的对流为主的流（在此期间的湍流运输是弱的）和MRI为主的流。在后一阶段，我们发现$α$增强了近一个数量级，达到峰值$\sim 0.08$。此外，我们发现，在非线性阶段的对流采取大尺度和振荡的对流单体的形式。对流也可以帮助MRI持续降低Rm。最后，我们讨论了我们的结果如何帮助解释模拟矮新星。
2021-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Shedding light on the MRI driven dynamo in a stratified shearing box
本研究通过分层零净通量剪切盒模拟，揭示MRI驱动发电机中α-Ω机制主导，并采用IROS算法提取湍流系数，发现外流和湍流泵送为主要汇项。
2024-07-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Stratified Global MHD Models of Accretion Disks in Semi-Detached Binaries
我们提出的第一个全球磁流体动力学（MHD）模拟的结果吸积盘由罗氏瓣溢出，包括垂直分层，以调查的作用，螺旋冲击，磁旋转不稳定性（MRI），吸积流盘的结构和演化。我们的模型包括一个简单的气体热力学处理，轨道马赫数在磁盘的内边缘$M_{\rm in}$的5和10。我们发现质量吸积率在所有时间尺度上变化很大，只有马赫5模型达到一个明确的准稳态。对于马赫数10，该模型经历了一个由外向内的磁驱动吸积事件发生的时间尺度上的$\sim10$轨道周期的二进制。两种模型都表现出相对于二元平面倾斜的螺旋激波，它们的位置和倾斜度变化迅速。然而，这些冲击在赤道平面的时间平均位置是很好的拟合简单的线性模型。磁盘中的MRI湍流产生环形磁场图案（蝴蝶图），在某些情况下是不规则的，可能是由于与螺旋结构的相互作用。虽然我们的许多结果与当地的研究是很好的协议，我们发现一些功能（最显着的螺旋冲击相关）只能在全球模型，如这里研究。因此，虽然全球研究仍然是计算昂贵的-即使作为理想化的模型-他们是必不可少的（随着辐射传输和磁盘热力学更复杂的治疗），以促进我们的理解在二元系统中的吸积。
2020-10-03 astro-ph.HE
What Is The Numerically Converged Amplitude of MHD Turbulence in Stratified Shearing Boxes?
本文研究了分层剪切盒中磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的性质，该盒具有流出边界条件和由自洽耗散和辐射损失确定的状态方程。在一个固定的计算框内进行了一系列的模拟与提高分辨率。我们实现了径向和方位角分辨率的数值收敛。随着垂直分辨率的提高，应力与压力的比值仅缓慢增加，但应力和压力的绝对水平显著增加。在磁盘的核心内的磁场的垂直相关长度是高度依赖于时间的，但随着时间的推移平均，它是$\simeq 3$倍以上，发现在以前的unstratifed模拟。这种相关长度随着垂直分辨率的增加而缓慢减小。我们认为，这种更大程度的相关性在分层比非分层磁盘，即使在中面附近，是由于现场浮力。我们进一步表明，波动的帕克不稳定性驱动磁场上涌在几个scaleheights从中平面是分层的MHD湍流磁盘的特点。
2009-12-11 astro-ph.HE
Sensitivity of the Magnetorotational Instability to the shear parameter in stratified simulations
磁旋转不稳定性（MRI）是一种剪切不稳定性，因此它对剪切参数$q = - d\lnΩ/d\ln r $的敏感性是值得研究的。受天体物理盘的启发，大多数（但不是全部）以前的MRI研究都集中在$ q=1.5$的开普勒值上。使用模拟与8垂直密度尺度的高度，我们有助于解决分层数值模拟中不同的$q$的效果的研究的子集。我们讨论了为什么剪切盒不能很容易地用于研究$q>2$，因此专注于$q<2$。根据以前的模拟，这是未分层或分层与一个较小的垂直域，我们发现，$q$依赖性的应力分层的情况下是不是线性的，相反的Shakura-Sunyaev模型。我们发现，缩放同意\cite{1996MNRAS.281L..21A}谁发现它是成比例的剪切涡比$q/(2-q)$。然而，我们也发现，磁场和动能谱的形状是相对不敏感的$q$和麦克斯韦应力的比率，磁能比也几乎保持独立的$q$。这是一致的理论论证中，方位场的放大率线性依赖于$q$和湍流相关时间$τ$依赖于$q$成反比。因此，我们测量了湍流的相关时间，发现它确实与$q$成反比。
2014-10-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Morphology of the two-dimensional MRI in Axial Symmetry
本文分析了具有分层形态的恒星吸积盘的线性稳定性。该研究是在理想磁流体力学的框架下进行的，因此它导致了线性不稳定磁旋转模式的表征。本方案的特点包括采用磁通量函数作为基本动力学变量。这样的动态表示允许考虑作为理想等离子体平衡的基本特征的共旋定理，评估其对扰动演化的影响。根据磁旋转不稳定性的Alfvenic性质，我们考虑了不可压缩等离子体轮廓和沿背景磁场传播的扰动。此外，我们开发了一个局部扰动分析，在基准坐标的背景配置和处理非常小的规模的线性动力学相比，背景不均匀性的大小。本研究的主要问题是，出现不稳定模式的条件是相同的分层等离子体盘，在薄配置的情况下。这样的特征是从色散关系中消除盘角频率的垂直导数的结果，这意味着只有差动旋转的径向轮廓负责增长模式的触发。
2015-04-21 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetorotational instability and dynamo action in gravitoturbulent astrophysical discs
虽然通常被孤立地对待，磁旋转和引力不稳定性（MRI和GI）可能在原行星盘和活动星系核的某些半径和演化阶段重合。它们之间的相互作用可以深刻地影响几个重要的过程，如吸积变化和爆发，碎裂和盘截断，或大规模磁场的产生。这两种不稳定性的直接数值模拟在计算上是具有挑战性的，并且仍然相对未被探索。在本文中，我们的目标是纠正这种忽视通过一组三维垂直分层剪切盒模拟，结合自重和磁场。我们发现，重力湍流大大削弱了零净通量MRI。在有效冷却（从而增强GI）的限制下，MRI被完全抑制，但强磁场由重力湍流维持。这种动荡的“螺旋波”发电机可能有广泛的应用，特别是在星系盘。最后，我们提出了初步的工作表明，一个强大的净垂直通量复苏的MRI和支持磁主导的状态，其中GI是次要的。
2017-09-20 astro-ph.EP astro-ph.HE
Magnetorotational instability driven dynamos at low magnetic Prandtl numbers
对非分层等温立方区域中初始净磁通为零的磁旋转不稳定性（MRI）进行了数值模拟，证明了磁边界条件的重要性.在完全周期系统中，MRI产生的湍流水平随着运动粘度与磁扩散之比的磁普朗特数（Pm）的减小而显著减小.没有发现低于Pm=1的MRI或发电机动作，与早期的调查一致。使用垂直场条件，其允许在系统外产生净环向通量和磁螺旋度通量，发现MRI在0.1 < Pm < 10的范围内被激发，并且饱和水平与Pm无关。在垂直场运行强大的平均场发电机发展，并有助于维持MRI。
2011-07-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
MRI-driven $αΩ$ dynamo at high Pm numbers
本研究通过分层剪切盒模拟和新技术计算发电机系数，探讨了高磁普朗特数区间下 MRI 驱动的 $αΩ$ 发电机机制，发现平均磁场及发电机系数随 Pm 增加而增强，使发电机周期缩短、增长率加快，预测磁场放大应至少增加约 5 倍。
2025-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nonlinear energy transfers in accretion discs MRI turbulence. I-Net vertical field case
磁旋转不稳定性（MRI）被认为是负责大部分的角动量输运吸积盘。然而，分子耗散过程可能会大大改变MRI湍流在现实的天体物理情况下的效率。这种依赖性的物理起源仍然知之甚少的线性和准线性理论无法解释it. In本文中，我们寻找分子耗散过程和MRI传输的角动量在非分层剪切盒模拟，包括平均垂直场之间的联系。我们表明，在我们考虑的模型中，磁螺旋度并不重要。我们进行了频谱分析的模拟跟踪能量交换时，湍流充分发展的频谱空间。我们发现，能量交换基本上是直接的（从大到小的尺度），而一些非线性的相互作用似乎是非本地的光谱空间。我们推测这些非局域相互作用是湍流输运和分子耗散之间的相关性的原因。我们认为，这种相关性，然后应该消失时，一个显着的规模分离实现，我们讨论了几种方法，可以检验这一假设。
2010-12-13 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Implications of the Co-rotation Theorem on the MRI in Axial Symmetry
本文分析了一个轴对称理想等离子体圆盘在磁场中的线性稳定性。本研究采用磁通量函数作为基本的动力学变量，以概述的作用所发挥的共同旋转定理的线性模式结构。使用一些特定的假设（如等离子体的不可压缩性和传播的扰动沿背景磁场），我们选择的Alfvenic性质的磁旋转不稳定性，并在几何光学限制，我们确定的色散关系描述的线性光谱。我们将展示如何实施的共同旋转定理（有效的背景配置）的线性动力学产生的取消磁盘的垂直导数角速度（我们检查这样的功能也在标准的矢量形式主义，以方便与以前的文献比较，无论是在轴对称和三维的情况下）。其结果是，我们澄清，不稳定的模式，分层磁盘，相同的形态，适当的薄磁盘配置文件，和$z$依赖有一个简单的参数的作用。
2016-07-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Magnetorotational instability with smoothed particle hydrodynamics
我们提出了一个彻底的数值研究的MRI使用平滑粒子磁流体动力学方法（SPMHD）的几何密度平均力表达式（GDSPH）。我们进行剪切盒模拟不同的初始设置和广泛的分辨率和耗散参数。我们表明，第一次，MRI与持续的湍流可以成功地模拟SPH，结果与以前的工作与基于网格的代码一致。特别是，对于分层的盒子，我们的模拟再现了至少100个轨道的饱和湍流的MRI发电机的特征蝴蝶图。相反，传统的SPH模拟遭受失控的增长和发展非物理大方位场，类似于最近的研究结果与无网格方法。我们研究了MRI湍流对SPH中数值普朗特数的依赖性，重点是非分层，零净通量的情况。我们发现，湍流只能维持与普朗特数大于$\sim$ 2.5，类似的临界值的物理普朗特数在网格代码模拟。然而，不同于基于网格的代码，在SPH的数值普朗特数增加的分辨率，并为一个固定的普朗特数，所产生的磁能和应力是独立的分辨率。对所有模拟进行平均场分析，得到的输运系数表明在非分层情况下没有$α$效应，但在分层介质中有一个活跃的$αΩ$发电机和抗磁泵效应，这与以前的研究基本一致。在我们的模拟中没有明确的剪切电流发电机的迹象，这可能是负责一个较弱的平均场增长在高大，无分层，零净通量模拟。
2021-05-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Convective Quenching of Field Reversals in Accretion Disc Dynamos
磁旋转湍流的垂直分层剪切盒模拟通常表现出所谓的准周期方位场反转的蝴蝶图。然而，在流体动力对流的存在下，场反转不再发生。相反，方位场强度准周期性地波动，同时保持相同的极性，其可以关于盘中平面对称或反对称。使用Hirose等人（2014）的模拟数据，我们证明了在存在对流的情况下缺乏场反转是由于磁场从更强磁化的上层到中平面的流体动力学混合，然后消除了从那里开始的场反转。我们的对流模拟在几个方面不同于其他人在以前的工作中报道的那些，其中较强的磁化可能起着比对流更重要的作用。
2017-01-27 astro-ph.HE
Onset of Plasmoid Reconnection during Magnetorotational Instability
通过对圆柱形几何中电阻性MHD方程的二维和三维数值模拟，研究了经历磁旋转不稳定性（MRI）的吸积流中电流片的演化。利用在垂直（$z$）方向上对准的初始均匀磁场，MRI产生径向延伸的环形（方位角）电流片。在2D和3D中，当轴对称模式占主导地位时，这些电流片相互吸引并在极向（$rz$）平面中合并，当Lundquist数$S > 3 \times 10^2$时驱动磁重联，使其成为吸积盘中等离子体团（闭合磁环）的可能来源。在高伦德奎斯特数的二维制度，从$S = 5 \times 10^3$，自洽MRI产生的电流片变得薄，并受到等离子体团不稳定性，因此自发的磁重联。当非轴对称三维模式占主导地位时，湍流使方位电流片进一步不稳定，并垂直拉伸。还形成了内部区域中的环形延伸的垂直电流片以及盘的外部区域中的较大的3D磁岛。这些发现对天体物理盘有很大的影响，因为等离子体团可能会导致局部加热，粒子加速和高能电磁辐射。
2021-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Active modes and dynamical balances in MRI-turbulence of Keplerian disks with a net vertical magnetic field
研究了圆盘剪切盒模型中具有净垂直场的磁旋转不稳定性（MRI）湍流的动力学平衡。在傅立叶（${\bf k}$ -）空间中分析湍流动力学，我们确定了定义湍流特性的三种类型的活动模式。这些模式的长度类似于盒子的大小，即，位于傅立叶空间中标记为重要区域的小波数区域中，并且是：（i）通道模式-在具有最小垂直波数的盘平面中均匀，（ii）纬向流模式-在方位角上和垂直方向上均匀，具有最小径向波数，以及（iii）其余模式。静止模式包括生命区域中能量达到最大光谱能量的$50 \%$以上的那些谐波。与槽道流和纬向流模式相比，其余模式单独不那么重要，然而，它们的组合作用在这两种模式中占主导地位。这三种模式类型是由线性和非线性过程的相互作用，导致其相互依赖的动态。线性过程存在于具有净垂直场的盘流非模态修改的经典MRI中。主要的非线性过程是傅立叶空间中模式随波矢角的转移-横向级联。通道模式表现出由线性MRI增长提供的阵发性爆发，而非线性过程主要与此相反，耗尽通道能量并将其重新分配给其余模式。至于纬向流，它没有线性源，而是由其余模式的非线性相互作用馈送。
2018-11-20 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
MRI-driven $α-Ω$ dynamos in protoneutron stars
磁星是一种高度磁化的中子星，可以产生X射线和软伽马射线辐射，其偶极子为$10^{14}$ G到$10^{15}$ G。快速旋转的质子中子星（PNS）的磁共振成像（MRI）对磁场的放大是解释磁星形成的一个很有前途的机制。最近的全球模型支持这种情况，表明小尺度湍流可以产生具有磁星强度的偶极子。然而，浮力和密度分层对MRI产生偶极子的效率的影响仍然是未知的。我们评估的密度和熵的配置文件的MRI发电机在一个全球性的快速旋转的PNS模型，它侧重于其外部分层区域，是稳定的对流的影响。使用伪谱码MagIC，我们进行了三维Boussinesq和滞弹性MHD模拟在球形几何与显式扩散。我们进行了参数研究，在其中我们调查不同的近似和热扩散的效果。我们得到一个自我维持的湍流MRI驱动发电机。这证实了我们以前的大部分不可压缩的结果，一旦密度重新缩放。MRI还产生非主导赤道偶极子，其代表平均磁场强度的约4.3%。有趣的是，在存在密度梯度的情况下，轴对称磁场在大尺度下随时间振荡，这可以被描述为平均场$αΩ$发电机。浮力在赤道平面中抑制湍流，但总体上具有相对较弱的影响，具有实际的高热扩散。我们的研究结果支持MRI产生类磁铁大规模磁场的能力。他们还预测了质子中子星中存在一个$αΩ$发电机，这对模拟核心坍缩超新星中的原位磁场放大可能很重要。[删节]
2022-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Reversals of toroidal magnetic field in local shearing box simulations of accretion disc with a hot corona
本文通过三维磁流体剪切盒模拟研究热冕吸积盘中磁场演化，首次发现平均环向磁场随时间完全反转并主要局限于盘内，有效α值介于0.01至0.03，并比较了不同粘滞处理方案对α行为的影响。
2024-10-21 astro-ph.HE
Numerical simulations of the magnetorotational instability in protoneutron stars: I. Influence of buoyancy
磁旋转不稳定性（MRI）被认为是快速旋转质子中子星磁场放大的一种很有前途的机制。与吸积盘相反，由熵和轻子分数梯度驱动的径向浮力预计具有与旋转和剪切一样重要的动力学作用。我们调查的浮力的MRI的非线性相位的影响知之甚少，通过三维数值模拟的本地模型在赤道平面的质子中子星。Boussinesq近似的使用使我们能够利用剪切箱模型与干净的剪切周期性边界条件，同时考虑到径向熵和成分梯度驱动的浮力。我们发现，显着更强的湍流和磁场在不稳定的流动。另一方面，浮力只有有限的影响湍流的强度和磁场放大的粘性稳定的流动中存在的一个现实的热扩散。然而，在后一种情况下，湍流的性质受到显著影响。特别是，相对于极向分量，磁场和速度的环向分量变得更加占主导地位。此外，我们观察到在稳定的浮力制度的长期生活的连贯结构，如通道流和纬向流的形成。总的来说，我们的研究结果支持的能力，MRI放大磁场显着，即使在稳定分层区域的质子中子星。
2015-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Multiphase Circumnuclear Gas in a Low-$β$ Disk: Turbulence and Magnetic Field Reversals
利用全球三维磁流体动力学（MHD）模拟方法研究了超大质量黑洞周围秒差距尺度上磁化多相气体的磁场结构和动力学行为。我们考虑了活动星系核（AGN）的辐射冷却和X射线加热效应。气盘由多相气体组成，该多相气体具有（1）冷（$\leq 10^3$ K）和薄组分，以及（2）温（$\sim 10^4$ K）和具有宽范围数密度的厚组分。最大湍流磁能与湍流运动中的热能和湍流动能相当。我们证实了暖气体在周围冷气体中的湍流速度是由磁对流不稳定性引起的。湍流磁场由于磁旋转不稳定性（MRI）的发展，但平均环形磁场占主导地位，并支持在准稳态，其中等离子体- $β$，气体压力和磁压力之间的比率，是低的（$β< 1$）。正如在绝热MHD模拟旋转圆盘中经常看到的那样，即使在多相气体结构中，平均环向场的方向也会随时间周期性地反转。方向反转是由磁通量垂直逃离磁盘和MRI和帕克不稳定性的组合。
2020-11-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magneto-rotational instability in magnetically polarized discs
磁旋转不稳定性（MRI）是最有可能的机制，在热，电离吸积盘的角动量的运输和能量耗散。这种不稳定性是通过差分旋转等离子体与嵌入的磁场的相互作用产生的。像自然界中的所有物质一样，吸积盘中的等离子体在与磁场相互作用时有可能成为磁极化的。在本文中，我们研究了这种磁化率的影响，参数化的$χ_m$，在MRI上，特别是在背景下的黑洞吸积。我们发现从线性分析的牛顿极限内的第一个不稳定模式的最小波长和最快增长模式的波长是短的顺磁性（$χ_m>0$）比在抗磁性（$χ_m<0$）光盘，所有其他参数相同。此外，饱和状态下的磁化参数（气体与磁压力的比率）在磁化率为正时应小于磁化率为负时。我们通过一组磁极化黑洞吸积盘的数值模拟证实了后一种预测。我们还发现，垂直整合的应力和质量吸积率是有点大时，光盘是顺磁性比当它是反磁性的。如果天体物理圆盘能够在任何显著的程度上变得磁极化，那么我们的结果将与正确解释观测结果相关。
2021-05-24 astro-ph.HE gr-qc
Gravitoturbulent dynamos in astrophysical discs
天体物理圆盘中大尺度相干磁场的起源是一个重要而长期的问题。研究人员通常求助于由磁旋转不稳定性（MRI）维持的湍流发电机来提供大尺度场。但过去十年的研究特别表明，各种非理想的MHD效应会阻碍或消除MRI，特别是在原行星盘中。在本文中，我们提出了一个新的方案，即磁场的产生和维持通过引力不稳定性（GI）。我们使用3D分层剪切箱模拟来模拟发电机，并发现它在低磁雷诺数（从1到~100）下工作，冷却时间和边界条件范围很广。该过程是运动学的，具有相对较快的增长率（$< 0.1 Ω$），并且它具有平均场发电机的某些特性。磁场是通过差动旋转和螺旋密度波的组合产生的，后者提供了可压缩的水平运动和大规模的垂直滚动。在更大的磁雷诺数的大规模领域的建设是减少，而不是小规模的结构出现的扭曲磁通绳的故障。我们建议，GI可能是关键的发电机引擎不仅在年轻的原行星盘，但也在一些活动星系核和星系。
2018-10-15 astro-ph.EP astro-ph.HE
Revisiting linear dynamics of non-axisymmetric perturbations in weakly magnetized accretion discs
本文研究了在剪切盒近似下，在垂直磁场作用下，不可压缩、垂直分层的开普勒圆盘中非轴对称扰动的线性动力学。扰动被分解成剪切波，剪切波的演化通过线性化理想MHD方程的数值积分来跟踪。系统中存在两种基本模式--惯性重力波和磁模式，表现为磁旋转不稳定性。与以往的研究不同，我们引入“本征变量”特征的惯性重力和磁模式，这是由一组四个一阶耦合常微分方程的每个（反传播）组件。这使我们能够确定一个新的过程中的线性耦合的两个以上的非轴对称模式，由于光盘的差分旋转。我们对非轴对称和轴对称磁模扰动的动力学进行了比较分析。结果表明，该模式的最佳和接近最佳的非轴对称谐波的增长，具有瞬态性质，可以胜过轴对称谐波的指数增长（即，在轴对称MRI上）。轴对称通道的解决方案，这一结果的可能影响进行了讨论。具体而言，通道的形成可能会受到影响/阻碍的非轴对称模式已经在早期的线性阶段，导致其不合时宜的中断-结果强烈依赖于初始扰动的幅度和频谱。因此，这种竞争可能导致磁模式的非线性动力学的不确定性。它还表明，一个最大的非轴对称增长是在垂直波长接近的尺度高度的压缩性效应是重要的。这间接表明，可压缩性在非轴对称MRI的动力学中起作用。
2013-08-05 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of convection and resistivity on angular momentum transport in dwarf novae
矮新星（DN）的爆发周期被认为是由于围绕白矮星（WD）的吸积盘中的热粘性不稳定性。长期以来，人们都知道这个模型意味着在爆发时应力压力比α约为0.1，而在平静时α约为0.01。这种增强的$α$最近已被观察到在模拟湍流传输驱动的磁旋转不稳定性（MRI）时，对流是存在的，而不需要一个净磁通量。我们独立恢复这一结果进行PLUTO MHD模拟垂直分层，辐射，剪切盒与热力学和不透明度适当DN。结果是强大的垂直边界条件的选择。通过模拟得到的热平衡解在密度-温度平面上遵循著名的S曲线。我们确认α~ 0.1的高值出现在S曲线的热分支的尖端附近，在那里对流是活跃的。然而，我们还提出了在较低温度下的热稳定模拟，尽管存在强烈的对流，但其标准值为α~ 0.03。我们发现α与对流强度之间没有简单的关系，对流强度由对流与辐射通量的比值来衡量。冷支只有非常弱的电离，因此，在这项工作的第二部分，我们研究了非理想MHD效应对运输的影响。我们在模拟中考虑了电阻率，发现MRI驱动的输运在磁雷诺数R_m \leq 10 ^4的临界密度以下被淬灭（α~ 0）。这是有问题的，因为在静止系统中观察到的X射线发射需要在WD上进行吸积。我们验证，这些X射线不能自我维持MRI驱动的湍流光致电离磁盘和讨论可能的解决方案，在静止的吸积问题。
2017-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulating the magnetorotational instability on a moving mesh with the shearing box approximation
本文将运动网格代码AREPO与Dedner散度清除用于剪切盒MRI模拟，验证线性增长、零净通量湍流、发电机及分层结构，并表明其适合全局盘和大密度变化问题。
2023-09-27 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.IM
On characterizing nonlocality and anisotropy for the magnetorotational instability
吸积盘中的角动量输运在多大程度上主要是局部的或非局部的，以及是什么决定了这一点，是理解吸积引擎的一个重要研究途径。沿着这条道路走一步，我们分析模拟的磁旋转不稳定性（MRI）计算能量和应力功率谱分层等温剪切盒模拟在几个新的方式。我们将盒子分为两个区域，盘和冠，其中盘是MRI不稳定区域，冠是磁主导区域。我们计算了不同数量的分数功率，包括磁能和麦克斯韦应力，发现它们主要由最低波数的贡献。这是更戏剧性的日冕比光盘，表明在日冕区域的运输是由更大的结构比光盘。通过计算平均功率谱在一个方向上的$k$空间的时间，我们还表明，MRI湍流是强烈的各向异性的大尺度时，用这种方法分析，但各向同性的小尺度。虽然剪切盒本身是为了代表吸积盘的局部部分，但应力和能量由最大尺度主导的事实突出了局部性并没有被捕获在盒内。这有助于量化全球模拟对解决运输局部性问题的直观重要性，对此可以进行类似的分析。
2014-04-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Wind-driven Accretion in Protoplanetary Disks. I: Suppression of the Magnetorotational Instability and Launching of the Magnetocentrifugal Wind
我们进行本地，垂直分层剪切盒MHD模拟原行星盘（PPD）的基准半径为1 AU，考虑到欧姆电阻率和双极扩散（AD）的影响。的磁扩散系数进行评估自洽从一个查找表的基础上平衡化学。我们首先表明，列入AD显着改变了传统的分层吸积的图片。没有净垂直磁场，系统演变成一个环向场占主导地位的配置与极弱的湍流在远紫外电离层，是太低效，以驱动快速吸积。在存在弱的净垂直场（中平面处的等离子体β ~ 10 ^5）的情况下，我们发现MRI被完全抑制，导致在整个盘的垂直范围内完全层流。一个强大的磁离心风发射，有效地带走磁盘角动量，很容易占所观察到的吸积率在PPD。此外，在物理盘风的几何形状下，所有的吸积流通过一个强电流层的厚度为~0.3H，是从磁盘中平面偏移的径向速度高达0.4倍的声速。欧姆电阻率和AD对于抑制MRI和风发射都是必不可少的。风的传输效率随着净垂直磁通量和FUV电离穿透深度的增加而增加。我们的层流风解对行星的行星形成和全球演化有重要意义。
2013-04-03 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
