Damping of MHD turbulence in partially ionized plasma: implications for cosmic ray propagation
研究了部分电离介质中不可压缩和可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的中性离子碰撞阻尼。我们从线性分析的MHD波应用单流体和双流体处理。由线性分析得到的阻尼率可用于确定MHD湍流的阻尼尺度。研究了磁流体湍流阻尼尺度与线性磁流体波截止边界之间的物理联系。我们的分析结果表明，适用于各种部分电离的星际介质（ISM）相和太阳色球。作为一个重要的天体物理应用，我们将阻尼效应引入部分电离ISM中宇宙射线的传播。湍流阻尼在渡越时间阻尼和陀螺共振中的重要作用。
2015-06-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Cosmic ray transport in partially turbulent space plasmas with compressible magnetic turbulence
最近，在轴对称不可压缩磁湍流的情况下，将准线性近似推广到粒子轨道，发展了一个新的磁化空间等离子体中宇宙射线输运理论。在这里，我们推广的方法的重要物理情况下的可压缩等离子体。如前所述，在不可压缩等离子体的情况下，我们允许任意的陀螺相位偏差的未扰动的螺旋轨道中的均匀磁场。对于准稳态和空间均匀磁湍流的情况，我们在小拉莫尔半径近似下导出了回旋相位平均宇宙线Fokker-Planck系数。垂直和俯仰角的福克-普朗克系数和垂直和平行的空间扩散系数的上限。
2011-11-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Studying Anisotropy of Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence by Synchrotron Polarization Intensity
基于同步辐射偏振强度的统计分析，研究了可压缩磁流体动力学（MHD）湍流的各向异性特性。二阶归一化结构函数、四极比模量和各向异性系数被综合用于表征极化强度的各向异性。在预分解数据立方体的基础上，我们首先探讨了偏振强度在不同湍流区域的各向异性，并发现最显著的各向异性发生在亚Alfvénic区域。使用后分解数据立方体在这个政权，然后我们研究的各向异性的偏振强度从阿尔文，慢和快模式。Alfvén和慢模的偏振强度统计表明了显著的各向异性，而快模的偏振强度统计表明了各向同性结构，这与Cho & Lazarian（2002）提供的早期结果一致。结果表明，四极比模量和偏振强度各向异性系数都能定量地反映可压缩MHD湍流的各向异性。这两种方法的协同使用有助于提高磁场测量的可靠性。
2020-01-10 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measurement of the scaling slope of compressible magnetohydrodynamic turbulence by synchrotron radiation statistics
本文提出新的Q-U交叉强度和交叉相关强度统计量，结合传统同步辐射强度与偏振强度统计，从合成同步辐射观测中更可靠地测量可压缩MHD湍流的标度斜率，并揭示不同等离子体模式的谱性质。
2023-06-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Energy Cascade and Damping in Fast-Mode Compressible Turbulence
该研究利用高分辨率动力学模拟证明，强非线性可压缩湍流在相位陡化产生激波时仍保持能量级联，且MHD尺度阻尼符合渡越时间阻尼理论。
2025-09-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Three-dimensional simulation of the fast solar wind driven by compressible magnetohydrodynamic turbulence
利用三维可压缩磁流体动力学（MHD）模拟，我们再现了快速太阳风在一个直接和自洽的方式，基于波/湍流驱动的情况下。作为阿尔文扰动在其底部的自然结果，高度压缩和湍流波动产生，导致加热和加速的太阳风。功率谱和结构函数的分析表明，湍流的特点是它的不平衡（在向外阿尔芬波动的意义上）和各向异性的性质。密度波动起源于向外传播的阿尔芬波的参数衰减不稳定性，并在触发湍流的阿尔芬波反射中起着重要作用。我们的结论是，快速太阳风加热和加速的可压缩MHD湍流驱动的参数衰减不稳定性和合成阿尔芬波反射。
2019-07-19 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas And Implications for A Strong-Coupling Regime
在这封信中，我们报告可压缩模式的影响，相对论磁流体动力学（RMHD）湍流坡印廷占主导地位的等离子体使用3维数值模拟。采用Cho & Lazarian（2002）的模式分解方法，将湍流中的涨落分解为快、慢和Alfvén三种MHD模式，并分别分析了它们的能谱和结构函数。分析了可压缩模态能量与Alfvén模态能量之比随其马赫数的变化关系。结果表明，可压缩模的比例不仅随Alfvén马赫数的增大而增大，而且随背景磁化强度的增大而增大，这表明在坡印廷主导的等离子体中，快模和Alfvén模之间存在强耦合，并出现了不同于非相对论MHD情形的新的RMHD湍流区.这一发现将影响通过假设Alfvénic临界平衡湍流获得的粒子加速效率，并将改变由非热电子产生的光子谱。
2016-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
The diffusion and scattering of accelerating particles in compressible MHD turbulence
本文数值研究压缩MHD湍流中宇宙线的扩散、散射与加速，发现回旋半径指数增长、动量扩散呈幂律或平台，扩散主导模式随阿尔文区变化，加速由快/慢模式主导，磁声模式仍关键。
2023-11-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Implicit large eddy simulations of anisotropic weakly compressible turbulence with application to core-collapse supernovae
在隐式大涡模拟（ILES）模式中，利用高分辨率激波捕捉格式的耗散性质提供湍流的隐式模型。最近的3D模拟表明，湍流可能在核心坍缩超新星爆炸中起着至关重要的作用，但这些研究中湍流模拟的保真度尚不清楚。特别是考虑到在CCSN感兴趣的制度，弱可压缩和强各向异性的ILES的准确性，还没有系统地评估之前。在本文中，我们评估的准确性ILES最常用的计算天体物理学的数值方法，通过一些本地模拟驱动，弱可压缩，各向异性湍流。我们报告的方式，其中湍流叶栅的影响的数值进行了详细的分析。结果表明，CCSN湍流的各向异性和可压缩性对湍流动能谱的影响很小，并且在惯性范围内得到了Kolmogorov $k^{-5/3}$标度。我们发现，一方面，在大尺度的动能耗散率被正确捕获，即使在相对较低的分辨率，这表明非常高的有效雷诺数可以实现在最大尺度的模拟。另一方面，在中间尺度的动力学似乎是完全由所谓的瓶颈效应，\ie堆积的动能接近的耗散范围，由于部分抑制的能量级联的数值粘性占主导地位。直到达到在全局模拟中难以实现的相对高分辨率$\sim 512^3$的点，才恢复惯性范围。我们讨论了CCSN模拟的后果。
2015-08-20 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Studying the properties of compressible MHD turbulence by synchrotron fluctuation statistics
基于三维MHD数值模拟的同步辐射观测结果，我们研究了可压缩MHD湍流在不同湍流状态下的可观测特性。利用同步辐射辐射率和强度，我们首先探讨了宇宙线光谱指数如何影响测量湍流性质采用归一化关联函数。然后，我们研究了三种基本MHD模式产生的同步辐射总强度和偏振强度的各向异性如何随视角变化，即，平均磁场和视线之间的角度。我们采用四极矩的比率，以达到这个目的。数值结果表明：（1）任意宇宙线谱指数的同步辐射统计两点关联函数与磁场指数$γ=2$的特殊情况有关，与Lazarian \& Pogosyan（2012）给出的解析公式一致;（2）Alfvén模和慢模产生的同步辐射总强度和偏振强度的各向异性随视角的增大而增大，（3）湍流同步辐射强度的解析公式可以用来描述湍流偏振强度的统计特性，量子力学方法可以成功地恢复湍流的各向异性。这项研究验证了Lazarian \& Pogosyan的分析方法，并开辟了一条从观测中研究湍流的途径。
2022-10-24 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Sub-sonic compressible magnetohydrodynamic turbulence I. Alfvénic and fast-magnetosonic injection, amplitude dependence, and compressibility effects
Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学、蔚蓝海岸天文台、法国国家科学研究中心、拉格朗日实验室）
该研究通过PLUTO代码的三维模拟，探究亚音速可压缩MHD湍流的性质受初始扰动、振幅及等离子体β的影响，明确了不同条件下的湍流谱特征，相关结果将为后续宇宙线输运研究提供基础。
2026-11-03 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Strong Coupling of Alfvén and Fast Modes in Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas
在本文中，我们报告了我们对坡印廷主导的等离子体湍流中Alfvén和快模之间新的强耦合状态的详细分析，在我们以前的工作Takamoto & Lazarian（2016）中报道，这是许多相对论等离子体现象的重要影响，并呼吁建立坡印廷主导的MHD湍流的新理论。对等温等离子体中的相对论MHD湍流进行了数值模拟，分析了快模与Alfvén模能量的比值。我们发现，即使在等温等离子体中，也可以观察到快模随背景$σ$参数的增加而增加的现象，表明这种现象在坡印廷主导等离子体中的trans-Alfvénic湍流中是普遍存在的.为了研究详细的能量转换过程，我们还进行了一系列的模拟衰减湍流注入纯Alfvén，快，慢模式，分别，并研究了从每个模式的模式转换的发展。我们还发现Alfvén模和快模之间的模式转换对背景温度几乎不敏感。最后，我们报告了一个结果的模拟与初始快模式为主的湍流。它发展成一个时间上的强耦合区，这是我们提出的快模和阿尔文模强耦合区存在的有力证据。结果表明，坡印廷主导等离子体中的强湍流与非相对论等离子体中的强湍流有很大的不同。这对坡印廷支配等离子体中粒子加速和非热光子发射的研究具有重要的指导意义。
2017-09-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
