Diagnosing Turbulence in the Neutral and Molecular Interstellar Medium of Galaxies
磁流体动力学(MHD)湍流是恒星形成、发电机理论、粒子输运、磁重联和星系星际介质(ISM)结构演化等研究范式的重要组成部分。尽管湍流对天体物理流体的重要性,但基于纳维-斯托克斯方程解的完整理论框架仍然是棘手的。观测仅提供关于密度、温度、速度和磁场强度的有限视线信息,因此直接测量ISM中的湍流具有挑战性。统计方法在比较观测、模拟和分析预测方面具有很大的实用性。在这篇评论文章中,我们解决了日益增长的重要性,磁流体湍流在许多领域的天体物理学和审查统计诊断研究星际和行星际湍流。特别是,我们将审查统计诊断和机器学习算法,已开发的观测数据集,以获得有关的湍流级联,流体的可压缩性(音速马赫数)和磁化的流体(Alfvénic马赫数)的信息。这些技术经常在MHD湍流的数值模拟中进行测试,其中可能包括创建合成观测,并且通常根据可压缩磁化湍流的理论预期制定。我们强调使用多种技术,因为这可以提供感兴趣的湍流参数的更准确的指示。最后,我们描述了几个开源工具,天体物理学界使用时,处理湍流。
2021-06-04 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.space-ph
Interstellar Turbulence and Star Formation
我们提供了一个简要的概述最近的进展和突出的问题,在星际湍流模拟,包括等温模型的内部结构的分子云和大规模的多相模型,旨在模拟分子云的形成。我们展示了如何在多相ISM中高度可压缩磁化湍流中的自组织可以在简单的数值模型中被利用来生成真实的恒星形成初始条件。
2010-11-09 astro-ph.GA
Tsallis statistics as a tool for studying interstellar turbulence
利用磁流体动力学(MHD)模拟星际湍流,研究了密度、速度和磁场增量的概率分布函数(PDF)。我们发现,PDF很好地描述了Tsallis分布,遵循相同的一般趋势,发现在太阳风和电子MHD的研究。我们发现在亚音速和超音速湍流中密度的PDF有很大的不同。为了将这项工作扩展到ISM观测,我们研究了从3D MHD模拟获得的列密度图。从柱密度图中,我们找到了适合Tsallis分布的参数,并证明了这些参数随紊流的音速和阿尔文马赫数而变化。这为使用Tsallis分布来研究星际气体的动力学状态和可能的磁性状态开辟了途径。
2009-12-09 astro-ph.GA
Starbursts triggered by inter-galactic tides and interstellar compressive turbulence
利用秒差距分辨率的模拟一个典型的星系合并,我们研究触发星爆连接(间)星系动力学的结构的星际介质。两个星系之间的引力相遇增强了大体积的潮汐压缩,这增加并改变了湍流,特别是其相对于螺线管的压缩模式。这会产生过量的致密气体,导致强烈的恒星形成活动。沿着相互作用,压缩湍流修改了气体到恒星转换的效率,在施密特-肯尼库特图中,驱动星系从盘序列到星爆序列。
2014-03-28 astro-ph.GA
Statistical Tools of Interstellar Turbulence: Bridging the Gap Between Numerics and Observations
MHD湍流是恒星形成、粒子输运、磁重联和ISM演化的当前范例的关键组成部分。通过数值模拟和观测研究,在这个困难的问题上取得了进展。然而,由于分辨率的限制,尺度差异和观测的复杂性,将数值与观测联系起来的最佳方法并不总是显而易见的。在这里,我们提倡一种方法,调用统计技术来理解动荡的天体物理系统的基础物理。大量的数值和观测数据要求开发新的统计工具,以便研究星际介质中的湍流。我们简要地回顾了一些最近开发的统计数据,专注于表征气体的压缩性和磁化强度及其使用星际研究。
2011-05-04 astro-ph.GA
Low-Mach-number turbulence in interstellar gas revealed by radio polarization gradients
银河系的星际介质是多相、磁化和湍流的。星际介质中的湍流产生了一个随机气体运动的全球级联,跨越的尺度从100秒差距到1000公里。星际湍流的基本参数,如音速马赫数(声速)一直难以确定,因为观测缺乏灵敏度和分辨率,无法直接对与湍流运动有关的小尺度结构进行成像。对银河系射电辐射中的线偏振和法拉第旋转的观测已经发现了不寻常的偏振结构,这些结构在总辐射强度或其他波长上通常没有对应物,其物理意义尚不清楚。在这里,我们报告的斯托克斯矢量(Q,U)的梯度,其中Q和U是描述辐射的偏振态的参数,提供了一个图像的磁化湍流在扩散电离气体,表现为一个复杂的连续网络的不连续性的气体密度和磁场。通过与模拟结果的比较,我们发现热电离介质中的湍流具有相对较低的音速马赫数,M_s <~ 2。极化梯度分析统计工具的发展将允许在广泛的条件下精确确定星际湍流中的马赫数、雷诺数和磁场强度。
2011-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.comp-ph
Interstellar Turbulence
星际介质(ISM)是一个复杂的多相系统,恒星的历史发生在这里。恒星的诞生和死亡过程与ISM的动力学密切相关。观察到的气体的混沌和扩散运动表征其湍流性质。理解湍流对于理解恒星形成过程和演化恒星的能量质量反馈至关重要。还观察到穿过ISM的磁场,这使得这项工作更加困难。在这项工作中,我简要地回顾了主要的意见和表征湍流从这些可观察到的数量。接下来,我将对磁化湍流的物理学进行回顾。最后,我将展示理论和数值模拟的主要结果,这些结果可用于重建可观测的量,并将这些预测与观测结果进行比较。
2011-02-01 astro-ph.GA
Supernova-driven interstellar turbulence and the galactic dynamo
星际介质的分形形状和多组分性质,以及其广泛的动力学尺度,给理论和数值天体物理学带来了巨大的挑战。在这里,我们将审查最近的进展,直接模拟星际磁流体湍流,重点是超新星爆炸的能量注入的作用。发电机理论的影响将在平均场方法的背景下讨论。与测试场方法得到的结果面临的分析预测和估计从准线性理论。模拟结果加强了对湍流银河发电机的经典理解,更重要的是,产生了新的定量见解。导出的比例关系,使自信的全球平均场建模。
2011-01-20 astro-ph.GA
Thermal damping of Weak Magnetosonic Turbulence in the Interstellar Medium
我们提出了一个通用的机制,压缩波的热阻尼在星际介质(ISM),由于辐射冷却发生。我们解决了磁声波的色散关系在两个流体(离子中性)系统中,密度和温度相关的加热和冷却机制。我们使用这种色散关系,除了非线性湍流级联的解析近似,弱磁声湍流模型耗散。我们表明,在某些ISM条件下,磁声湍流的截止波长变得几十到几百倍大时,热阻尼被添加到定期的离子中性阻尼。我们还进行了数值模拟,证实了这种效果有显着的影响级联压缩波模式。
2021-11-11 astro-ph.GA
Projected velocity statistics of interstellar turbulence
速度统计是对星际湍流动力学的直接探索。由于密度和速度之间的卷积以及投影效应,其观测测量非常具有挑战性。我们介绍了投影速度结构函数,它可以普遍适用于统计研究的亚音速和超音速湍流在不同的星际阶段。它从不同区域的速度场投影中恢复湍流速度谱,当云的厚度小于湍流驱动尺度时,它还可以用来确定云的厚度和湍流驱动尺度。通过将其应用到现有的金牛座云的核心速度色散测量,我们发现从Kolmogorov到Burgers标度的湍流速度与长度尺度减小的过渡,分别对应于大规模的螺线管运动和小规模的压缩运动。后者占据了体积的一小部分,可以选择性地采样的核心集群与典型的集群大小表示的过渡规模。
2019-11-01 astro-ph.GA astro-ph.IM
Probing Turbulence in the Interstellar Medium of Galaxies
星际介质HI强度起伏的功率谱携带着星际介质中湍流动力学的信息。本文提出了一种利用射电干涉观测估算HI强度起伏功率谱的方法。该方法涉及在不同基线处使u-v平面中的振动频率相关。这种方法特别适用于计算暗矮星系的功率谱.我们将这种方法应用于3个旋涡星系和5个矮星系。测得的功率谱似乎遵循幂律P_HI(U)= A U^α,表明湍流是可操作的。此外,根据功率谱的斜率,我们预计在这些星系中存在2D和3D湍流。
2009-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust-polarization maps for local interstellar turbulence
我们表明,在多相星际介质中的磁流体动力学湍流的模拟产生的$E/B$比率与最近的$Planck$测量广泛的协议,从银河系尘埃的偏振发射。此外,$B$模式的光谱显示的尺度依赖性,这是一致的尺度范围内解决的模拟观察。模拟提供了一个机会,以了解物理起源的$E/B$的比例,和一个起点,更精细的模型,银河系的排放使用的当前和未来的CMB实验。
2018-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radio Synchrotron Fluctuation Statistics as a Probe of Magnetized Interstellar Turbulence
我们研究如何观测同步辐射强度波动可以用来探测星际湍流的音速和阿尔夫文马赫数,基于模拟观测进行磁流体动力学湍流的模拟。我们发现,结构函数的斜率,和诊断的各向异性,我们称之为集成四极比模量,都依赖于Alfvénic马赫数。然而,这些统计数据还取决于同步辐射区域内平均磁场相对于我们视线的方向,这就产生了一种简并性,这种简并性不能仅仅通过同步辐射强度的观测来打破。我们的结论是,同步辐射的偏振可以分析,以打破这种简并,并建议这将是可能的平方公里阵列。
2016-03-09 astro-ph.GA
Studying Interstellar Turbulence Driving Scales using the Bispectrum
我们证明了双谱,傅立叶三点关联函数,用于研究磁流体动力学(MHD)湍流的驱动尺度在星际介质的实用程序。我们计算的双谱通过实施并行化的蒙特卡罗直接测量方法,我们已经公开。在以前的工作中,双谱已被用来识别非线性标度相关性和打破退化的低阶统计,如功率谱。我们发现,双相干,一个相关的统计,测量相位耦合的傅立叶模式,识别湍流驱动尺度使用密度和列密度场。特别是,它表明,驱动尺度是相位耦合到湍流级联中存在的尺度。我们还发现,与纯流体动力学情况相比,大尺度有序磁场的存在增强了相位耦合。因此,我们建议双谱和双相干作为工具,寻找非局部性的波相互作用的MHD湍流。
2022-03-24 astro-ph.GA
Dust growth by accretion of molecules in supersonic interstellar turbulence
我们发现,尘埃颗粒的增长率在冷分子云的湍流,稀释气体的高度可压缩性增强。通过高分辨率(10243)数值模拟,我们证实了空间平均增长率与气体密度方差成正比的理论。这也会导致晶粒尺寸分布(GSD)由于晶粒生长速率的双折射引起的变化而变宽。我们表明,第一次在一个详细的数值模拟的流体动力学湍流,GSD演变的形状,这是一个反映的气体密度分布,无论初始分布。也就是说,在等温旋转强迫湍流的情况下,GSD趋于对数正态分布。我们还表明,在高超音速湍流,气体和尘埃的去耦变得重要,这导致了进一步加速晶粒生长。
2020-08-31 astro-ph.GA
The onset of large scale turbulence in the interstellar medium of spiral galaxies
湍流在银河系和其他旋涡星系的星际介质中普遍存在。这种湍流的能量来源一直有很多争论,提出了许多可能的起源。湍流的普遍性,其报告的大规模驱动,它也发生在无星分子云,挑战模型调用任何恒星源。需要一个更一般的过程来解释观察结果。在这项工作中,我们研究银河系旋臂的作用。这是通过三维流体动力学模拟来实现的,该模拟遵循星际弥漫云(100 cm-3)与螺旋图案的重力位场相互作用的动力学演化。我们发现,云的臂势的潮汐效应导致内部涡度,破碎和流体动力学不稳定性。触发的湍流导致大规模的驱动,在ISM不均匀性的大小,即大到100 pc,和转换势能为湍流的效率在10%至25%的范围内,每个臂交叉。这种效率比以前的模型高得多。在我们的模拟湍流的统计是惊人的相似,所观察到的功率谱和Larson标度关系的分子云和一般ISM。不同模型的相关性表明,ISM湍流主要与局部旋臂特性有关,如旋臂的质量密度和宽度。这种相关性似乎与最近对旋涡星系的高角分辨率观测相一致,例如M51和M33。
2014-10-10 astro-ph.GA
On the formation of density filaments in the turbulent interstellar medium
这项研究的动机是最近的观察无处不在的星际密度丝和可压缩磁流体动力学(MHD)湍流的现代理论的指导。星际湍流塑造了观测到的密度结构。作为可压缩MHD湍流的基本动力学,密度涨落的垂直湍流混合需要与局部磁场对齐的细长密度结构,解释了在扩散原子和分子气体中看到的低密度平行细丝。低密度平行纤维的伸长取决于湍流的各向异性。当考虑部分电离时,我们发现冷中性介质和分子云中平行细丝的最小宽度由垂直于磁场的中性离子退耦尺度决定。在高超声速MHD分子云中的湍流中,既存在由各向异性湍流混合引起的低密度平行细丝,又存在由激波压缩引起的高密度细丝。
2019-05-15 astro-ph.GA
Observational Tests of the Properties of Turbulence in the Very Local Interstellar Medium
甚局域星际介质(VLISM)包含由部分电离等离子体组成的云。这些云可以通过它们在附近恒星光谱中形成的吸收线的高分辨率光学和紫外光谱有效地诊断。在这些光谱测量提供的信息是均方根速度波动,由于在这些云和离子的温度,这可能是部分由湍流耗散。我们考虑这种湍流是否类似于广泛研究和诊断良好的湍流在太阳风和日冕。发表的意见是用来确定是否主要是横向的速度波动的大规模磁场,是否垂直于大规模的领域的温度大于平行的领域,以及是否具有较大的拉莫尔半径的离子具有较高的温度比较小的gyroradius离子。虽然对数据的彻底调查正在进行中,但对已公布数据的初步检查既没有显示速度波动或温度各向异性的证据,也没有拉莫尔半径相关加热的证据。这些结果表明了太阳风和局地云湍流的不同。
2010-08-06 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Properties of Turbulence in the Very Local Interstellar Clouds
我们已经研究了非常局部星际云中的湍流与日冕和太阳风中高度研究的湍流相似的程度。局部云的湍流诊断是沿着32条视线到附近恒星测量的吸收线宽,产生53个吸收分量的测量结果(Redfield和Linsky 2004)。我们已经测试了本地云湍流是否具有日冕或太阳风中湍流的以下特性:(a)主要垂直于平均磁场的速度波动,(b)垂直温度大于平行温度的温度各向异性(或至少相对于预期增强),以及(c)取决于离子拉莫尔半径的离子温度,在这个意义上,质量越大的离子具有越高的温度。我们对数据的分析并没有显示出令人信服的证据,表明这些属性在本地云湍流,可能与日光层等离子体的差异。在速度波动各向异性的情况下,虽然没有看到预期的观测特征,但我们不能排除相对高程度的各向异性(各向异性参数$ε\sim 0.50 - 0.70$)的可能性,如果局部云中的某些其他过程导致湍流线宽从一条视线到另一条视线的变化。我们简要地考虑了日冕和太阳风湍流与本地云湍流之间差异的可能原因。
2011-05-25 astro-ph.GA
The Origin of Interstellar Turbulence in M33
利用M33的多波长数据研究了其星际介质中湍流的起源。我们发现8 kpc内的HI湍流能量面密度为$\sim1-3~\times~10^{46}$ erg pc $^{-2}$,并且由于HI面密度和HI速度弥散没有变化,对银河系中心半径没有很强的依赖性。然后,我们考虑了超新星注入的能量(SNe),磁旋转不稳定性(MRI),以及来自吸积物质的引力驱动的湍流作为湍流能量的来源。对于一个恒定的湍流耗散时间,SNe能量可以维持$\sim 4$ kpc半径内的湍流(相当于$\sim 0.5~R_{25}$),而MRI能量总是小于8 kpc半径内的湍流能量。然而,当我们让耗散时间等于湍流穿过HI标度高度的时间时,SNe能量足以将湍流维持到7 kpc半径,并且SNe和MRI能量之和能够将湍流维持到8 kpc半径。由于通过M33盘的质量吸积速率缺乏约束,我们不能排除吸积驱动的湍流作为一种可能的能源。此外,通过对M33中单个巨分子云的解析,我们还证明了SNe能量可以维持单个分子云内部的湍流,并具有$\sim 1\%$的耦合效率。这一结果加强了恒星反馈是维持附近星系湍流的重要能量来源的命题。
2018-11-30 astro-ph.GA
Statistical signatures of interstellar turbulence in dust polarization maps
University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of California, Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校);University of California, San Diego(加州大学圣迭戈分校)
本文通过高分辨率星际湍流模拟重现了Planck观测到的尘埃偏振统计特征,揭示了E/B不对称性和正TE信号的物理起源,为改进银河系尘埃模型提供支持。
2025-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of ISM turbulence on the gravitational instability of galactic discs
我们研究星系盘的引力不稳定性,把恒星和冷星际气体作为两个不同的组成部分,并考虑到在星际介质(ISM)中的湍流现象,即在分子和原子气体中观察到的Larson型标度关系。除了推导此类系统的一般属性外,我们还分析了HI近邻星系巡天(THINGS)中的大量星系样本,并详细展示了星际湍流如何影响恒星形成螺旋中的盘不稳定性。我们发现,湍流有一个显着的影响上的内部和外部区域的光盘。特别是,它驱动内部的气体盘之间的过渡制度的两个不稳定的阶段,使外盘更倾向于恒星主导的不稳定性。
2012-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Direct VLBI Detection of Interstellar Turbulence Imprint on a Quasar: TXS 2005+403
Harvard University(哈佛大学);Crimean Astrophysical Observatory(克里米亚天体物理观测站);Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所)
通过地面VLBI观测TXS 2005+403,首次发现活动星系核中由湍流引起的折射亚结构,揭示了星际湍流对射电波传播的影响,为研究银河系湍流提供了新途径。
2026-04-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic turbulence and propagation of cosmic rays: theory confronted with observations
宇宙线的传播是由星际湍流的性质决定的。星际介质的多相性和驱动机制的多样性导致了湍流特性的空间变化。与此同时,精密的天体粒子实验对传统的宇宙射线(CR)均匀和各向同性输运理论提出了挑战。在粒子输运和星际湍流研究相互碰撞的背景下,我们为CR传播研究开辟了一个新的领域。在这里,我们回顾了我们最近的发展的理解磁流体动力学(MHD)湍流及其连接的基本过程,宇宙射线传播,粒子输运的不同制度,这是增强与观测发现和分析,从多波长观测。
2021-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Supernova induced processing of interstellar dust: impact of ISM gas density and gas turbulence
量化超新星对星际介质中尘埃的破坏效率对于理解星系尘埃演化至关重要。我们提出了三维流体动力学模拟的SN冲击波传播通过ISM。残骸的前向激波与周围ISM的相互作用导致ISM尘埃被激波加热的气体破坏。我们考虑了由于离子溅射、原子/分子吸积和颗粒-颗粒碰撞引起的尘埃加工。使用来自模拟时间序列的2D切片,我们使用Paperboats代码应用后处理计算。我们发现,粉尘破坏的效率强烈地依赖于由于颗粒颗粒碰撞的颗粒破碎率。当忽略颗粒之间的碰撞时,有效的粉尘破坏与以前的理论估计相似,但包括颗粒破碎在内,净破坏效率大约高出一个数量级。这一结果表明,ISM中的尘埃破坏率可能在以前的工作中被严重低估,这只会加剧在高红移星系中看到的尘埃预算危机。
2021-11-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
Parameters of the Supernova-Driven Interstellar Turbulence
银河发电机模型将星际湍流的某些参数作为输入,最重要的是相关时间$τ$、均方根湍流速度$u$和相关尺度$l$。然而,这些量很难直接观测到,或者在$τ$的情况下,不可能直接观测到,理论家们大多依赖于数量级的估计。在这里,我们提出了一个分析模型来推导这些数量的一个小的更容易获得的参数。在我们的模型中,湍流被假定为同时驱动孤立的超新星(SNe)和超级气泡(SB),但集群的SNe形成SB可以关闭,如果需要的话,这减少了约一半的模型参数的数量。在一般情况下,我们发现,孤立的SNe和SBs可以注入相当数量的湍流能量到星际介质,但SBs这样做的效率较低。这导致SN能量到$\sim1$ - $3\%$的湍流能量的相当低的总转化率。$l$,$u$和$τ$的模型参数值代表的太阳附近得到的结果是一致的,从直接数值模拟确定的。我们的分析模型可以与现有的发电机模型相结合,更直接地预测附近星系的磁场属性或宇宙学模型中的星系统计种群。
2020-08-15 astro-ph.GA
The spectrum of magnetized turbulence in the interstellar medium
本研究通过超高分辨率模拟磁化可压缩星际湍流,发现动能存在2和3/2两种共存能谱,并识别出9/5磁能级联,为观测检验ISM湍流维持机制提供依据。
2025-04-07 astro-ph.GA astro-ph.SR nlin.CD
Nature of supersonic turbulence and density distribution function in the multiphase interstellar medium
星际介质中的超音速流动被认为是分子云形成和演化的关键驱动力。在分子云的性质中,螺旋湍流和压缩湍流模式之间的比率在决定恒星形成效率方面起着重要作用。我们使用数值模拟的超音速收敛流的温暖的中性介质(WNM)解决的热不稳定性计算的早期阶段的分子云的形成,并调查的湍流结构和密度概率分布函数(密度PDF)的多相ISM。我们发现,螺线管和压缩模式的功率谱相似的Kolmogorov谱。螺线管(压缩)模态占总湍流功率的80%以上(<20%)。当我们同时考虑冷中性介质(CNM)和热不稳定中性介质(UNM)时,密度PDF服从对数正态分布,其宽度σ_s可用等温湍流的已知关系式σ_s = ln很好地解释(1 + b^2 * M^2)(其中b是表示湍流模式比的参数,M是湍流马赫数)。然而,单独的CNM组分(T <= 50 K)的密度PDF表现出约2倍的更窄的sigma_s。这些结果表明,基于CNM密度PDF的b的观测估计需要每个CNM团块内的内部湍流,而不是团块间的相对速度,后者由WNM/UNM湍流提供动力。
2022-03-01 astro-ph.GA
Scatter broadening of pulsars and implications on the interstellar medium turbulence
观测结果表明,在整个弥漫电离星际介质(ISM)和超声速湍流优先位于银河系平面均匀Kolmogorov湍流。相应地,我们认为银河系分布的电子密度波动不仅组成的柯尔莫哥洛夫密度谱,但也短波占主导地位的密度谱的密度结构形成在小尺度上,由于冲击。由此产生的散射展宽时间对色散测量(DM)的依赖性自然地解释了低DM和高DM天体的现有观测数据。根据标准,我们推导出的散射制度的定量测定范围广泛的DMs和频率$ν$,我们发现,低DMs的恒星主要是由Kolmogorov湍流散射,而那些在低银河系纬度高DMs进行更多的增强散射占主导地位的超音速湍流,其中相应的密度谱具有光谱指数$\approx 2.6$。此外,通过将密度结构的体积填充因子与$ν$的依赖关系考虑为超音速湍流中的$\propto ν^{1.4}$,我们的模型还可以解释在具有相对大的DM的湍流中观察到的散射时间的比Kolmogorov标度更浅的$ν$标度。我们的分析结果与散射测量结果的比较,反过来又对大尺度ISM湍流的性质进行了有益的探索,例如,$\sim 100$ pc的注入规模,以及小规模密度结构的特征。
2016-12-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
Nonuniversal interstellar density spectra probed by pulsars
银河系星际湍流影响着星系的密度分布和恒星的形成。介绍了一种利用大样本恒星的色散测度测量星际湍流密度谱的新方法。不需要调用多个示踪剂,我们得到了非普适的密度谱在多相星际介质在不同的长度尺度范围。通过比较不同区域DMs的解析结构函数和观测结构函数,发现冷星际相的密度谱是由超声速湍流引起的,而暖电离相的密度谱是由Kolmogorov型密度谱引起的.这两个光谱都延伸到几百pc。在更大的尺度上,我们第一次确定了一个陡峭的密度谱在弥漫WIM延伸到几个千秒差距。我们的研究结果表明,双星的DM可以提供独特的新信息的星际湍流。
2020-11-02 astro-ph.GA astro-ph.IM
A Toomre-like stability criterion for the clumpy and turbulent interstellar medium
我们探讨了块状和湍流气体盘的重力不稳定性,同时考虑到在巨分子云(GMC)和HI中观察到的拉尔森型标度律以及更一般的标度关系。这个自由度是特别感兴趣的,鉴于即将到来的高Z ISM调查,因此是潜在的重要了解在星系演化的各个时期的湍流的动力学效应。我们的分析表明,湍流对盘的引力不稳定性有很深的影响。它激发了丰富多样的稳定机制,其中一些没有经典的对应。在其他诊断中,我们提供了两个有用的工具,为观察者和模拟器:(1)湍流的稳定性地图,它说明了我们的稳定性方案,并将其与星际湍流的现象学:GMC/HI观测,模拟和模型;(2)Toomre一样的稳定性标准,$Q\geq\bar{Q}$,适用于一大类cluidian/湍流盘。我们对GMC和冷HI湍流做出了具体的预测,并指出了我们的分析对高Z星系调查的影响。
2010-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Properties of Interstellar Turbulence from Gradients of Linear Radio Polarization Maps
线偏振无线电信号的法拉第旋转提供了一个非常灵敏的探测星际磁场和电离气体密度的波动所产生的磁流体动力学(MHD)湍流。我们使用了一套统计工具来分析图像的空间梯度的线性偏振无线电发射($|\nabla \textbf{P}|$)从ISM的观测数据从测试图像的南银河平面调查(SGPS)和等温模拟的MHD湍流。我们比较了观测数据与三维湍流模拟得到的合成观测结果。从视觉上看,在这两个数据集中,可以看到一个复杂的结构网络。我们的分析表明,在梯度中的细丝可以产生的冲击,以及随机波动的MHD湍流的不可微领域的特点。后者主要用于亚音速湍流,而前者主要用于超音速湍流。为了定量地描述这些差异,我们使用拓扑工具,称为属曲线以及图像分布的时刻。我们发现,较高的值的时刻对应的情况下,$|\nabla \textbf{P}|$具有较大的马赫数,但强度的依赖关系连接到望远镜的角分辨率。在拓扑结构方面,在$|\nabla \textbf{P}|$中观察到的超音速细丝具有正的亏格偏移,这表明“瑞士”样拓扑结构,而亚音速情况显示负亏格,表明“丛”样拓扑结构。在属的情况下,对望远镜分辨率的依赖性不那么强。SGPS试验区数据的分布和形态与亚音速到跨音速紊流相匹配,这独立地证实了WIM目前的预期。
2011-11-15 astro-ph.GA
Galactic dust evolution with rapid dust formation in the interstellar medium due to hypersonic turbulence
湍流可以通过分子的吸积来显著加速尘埃颗粒的生长。对于与气体动态耦合的尘埃,增长率与马赫数的平方成比例,这意味着增长时间尺度可以很容易地减少一个数量级以上。因此,限制时间尺度是分子云形成的速率,这意味着ISM中的尘埃产生可以迅速达到解释在高红移下观测到的尘埃质量所需的水平。因此,湍流可能是解决高红移星系尘埃演化模型中的补充问题的方法,并解释了在$z = 7 - 8$看到的尘埃质量。一个简单的分析银河尘埃演化模型,其中晶粒生长很好地补偿了预期的更高速率的尘埃破坏超新星冲击。与以前的同类模型相比,该模型更简单,依赖的假设更少,似乎更适合从观测中获得的数据。
2019-11-28 astro-ph.GA
Kinematics of the molecular interstellar medium probed by Gaia: steep velocity dispersion-size relation, isotropic turbulence, and location-dependent energy dissipation
分子星际介质的演化受湍流、引力、恒星反馈和银河剪切等过程控制。AL的ISM-6D https://gxli.github.io/ISM-6D/项目的一部分,使用盖亚天体测量对一个样本的年轻恒星物体(YSO),我们研究的形态和运动学结构的相关分子气体。我们确定了150个YSO与距离$d \lesssim 3 \;\rm kpc$的关联。YSO星群是细长的,中位纵横比为1.97,并平行于星盘中平面定向,中位角为30 $^{\circ}$。由YSO探测的分子云中的湍流是各向同性的,并且通过$σ_{v,{\rm 2D}} = 0.74\;(r/{\rm pc})^{0.67} \;({\rm km/s})\;$将速度色散与尺寸相关。坡度较陡,但与以前的测量结果一致。湍流$\dotε = σ_{v,{\rm 3D}}^3 /L$的能量耗散率随着银心距离的增加而减小,其梯度为0.2 $\rm dex \; kpc^{-1}$,这可以解释为湍流是由云碰撞驱动的。在这种情况下,位于银河系内部的云有更高的机会吸积较小的云,并且更加动荡。虽然复合物的密度结构是各向异性的,但湍流与各向同性一致。如果密度结构和银河圆盘中面之间的对齐是由于剪切,我们期待$t_{\rm cloud} \gtrsim t_{\rm shear}\approx 30\; \rm Myr$。这种云的寿命比湍流穿越时间长,并且需要连…
2022-03-30 astro-ph.GA
Self-Sustained Turbulence without Dynamical Forcing: A Two-Dimensional Study of a Bistable Interstellar Medium
在本文中,一个非线性演化双稳态星际介质的研究使用二维模拟与现实的冷却速率,热传导,和物理粘性。计算使用周期性的边界条件,没有任何外部动力强迫。作为初始条件,考虑空间均匀的不稳定气体在热平衡。在初始阶段,不稳定气体迅速分离成冷中性介质(CNM)和暖中性介质(WNM)两相。然后,观察到速度色散为$0.1-0.2\;\mathrm{km\;s^{-1}}$的自持湍流,其中CNM在WNM中移动。我们发现,界面介质(IFM)之间的CNM和WNM起着重要的作用,在维持湍流。自我维持机制可分为两个步骤。首先,热传导驱动快速流动流入凹CNM表面朝向WNM。通过相变,IFM中快流的动能被并入CNM中。第二,CNM内部的湍流使界面变形并形成其他凹CNM表面,导致IFM中的快速流动。这又推动了第一步,并建立了一个循环,通过这个循环,湍流运动是自我维持的。
2014-04-02 astro-ph.GA nlin.PS
Toward interpreting the IBEX ribbon with mirror diffusion in interstellar turbulent magnetic fields
本研究利用旅行者号观测的极局地星际介质MHD湍流数据,提出镜向扩散机制可解释IBEX带高能中性原子增强现象,明确带宽的影响因素,并得出湍流注入尺度小于约500au的结论。
2023-10-09 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
The Turbulence Power Spectrum in Optically Thick Interstellar Clouds
傅立叶功率谱是分析星际介质中磁流体动力学湍流性质的最常用的统计工具之一。Lazarian & Pogosyan(2004)预测,对于光学厚度的介质,光谱斜率应该饱和到-3,并且有许多观测结果支持他们的预测。然而,迄今为止还没有任何数值研究来检验这些结果。我们分析了MHD模拟的空间功率谱,其中包括$^{13}$ CO跃迁的辐射转移效应。我们在数值上证实了Lazarian和Pogosyan(2004)的预测,即光学厚介质的线强度图的光谱斜率饱和到-3。此外,对于非常光学薄的超音速CO气体,密度或CO丰度值太低,激发发射,但致密冲击压缩气体,我们发现,光谱斜率比预期的柱密度浅。最后,我们发现,混合光学薄/厚CO气体,它具有统一的顺序的平均光学深度,表现出混合的行为:对于超Alfvénic湍流,积分强度功率谱斜率通常遵循相同的趋势与声波马赫数作为真正的柱密度功率谱斜率。然而,对于亚阿尔夫文湍流,光谱斜率更陡,值接近-3,这与非常光学厚的区域相似。
2013-05-15 astro-ph.GA
Magnetic flux transport via reconnection diffusion in different sonic regimes of interstellar MHD turbulence
本研究针对重联扩散理论未考虑可压缩性影响的问题,通过数值模拟测量不同声马赫数下亚阿尔文MHD湍流的磁场扩散系数,给出扩散系数与阿尔文马赫数、声马赫数的定量关系,为恒星形成建模提供关键依据。
2025-07-29 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Interstellar MHD Turbulence and Star Formation
本章回顾了银河系星际介质(ISM)中湍流的性质及其与恒星形成(SF)过程的联系。ISM是湍流的,磁化的,自引力的,并且受到控制其热力学行为的加热和冷却过程的影响。ISM的温暖和热电离成分中的湍流似乎是跨音速或亚音速的,因此表现得几乎不可压缩。然而,中性的热和冷的成分是高度可压缩的,这是由于原子气体中的热不稳定性和大致等温的冷原子和分子成分中的中到强超音速运动。在此范围内,我们讨论了:(1)在等温和多变介质中湍流密度涨落的产生和统计分布;(2)由热不稳定性产生的团块的性质,并指出,与经典观点相反,它们一般从环境中吸积质量; iii)密度-磁场相关性(或没有)湍流密度波动,作为湍流中不同波模式叠加的结果;(iv)在动力压缩作用下,密度波动中质量-磁通量比(MFR)的演变;(v)在热不稳定性的帮助下,形成冷而稠密的云; vi)预期恒星形成的分子云可能正在经历全球引力收缩,而不是接近平衡,vii)通过恒星反馈来调节这种引力收缩云中的恒星形成率(SFR),这种反馈不是阻止云坍塌,而是在云坍塌时使它们蒸发和分散。
2014-03-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Is Turbulence in the Interstellar Medium Driven by Feedback or Gravity? An Observational Test
银河系的星际介质(ISM)被观察到是超音速湍流,但驱动湍流运动的最终动力源仍然不确定。两个主要的模型是,湍流是由恒星形成反馈驱动的和/或它是由气体中的引力不稳定性产生的。在这里,我们表明,虽然这两个模型预测,星系的ISM速度色散将与它们的恒星形成率呈正相关,这两个模型预测的相关性的形式是微妙的,但可测量的不同。一个反馈驱动的起源的湍流预测的速度色散,更急剧上升的恒星形成率,并不依赖于气体分数(即$\dot{M}_* \propto σ^2$),而重力驱动的模型产生一个浅的上升和强烈的依赖气体分数(即$\dot{M}_* \propto f_g^2 σ$)。我们比较的模型收集的本地和高红移星系的数据从文献中挑选,并表明,重力驱动的湍流的相关性预期是一个更好的匹配比反馈驱动的模型的观测。这表明引力是ISM湍流的最终来源,至少在快速恒星形成的高速色散星系中,我们的测试是最有效的。最后,我们讨论了目前的数据集的局限性,以及未来的测量,使一个更明确的测试这两个模型的前景。
2016-02-22 astro-ph.GA
Measuring magnetization with rotation measures and velocity centroids in supersonic MHD turbulence
星际湍流是磁化的,因此各向异性。湍流磁场和速度的各向异性被印刻在相关的可观测量、旋转度量(RM)和速度质心(VC)中。这种各向异性提供了关于磁场的方向和强度的有价值的信息。然而,它的测量是困难的,特别是在高超声速湍流在冷星际阶段,由于各向同性密度波动的扭曲。通过对超声速和亚Alfvénic磁流体动力学(MHD)湍流的三维模拟,我们发现,当我们选择性地对超声速MHD湍流中的体积填充低密度区域进行采样时,这个问题可以得到缓解。结果表明,在这些低密度区,RM和VC涨落的各向异性与Alfvénic马赫数的关系为$\rm M_A^{-4/3}$ .这种各向异性- $\rm M_A$关系在理论上是亚阿尔夫文型MHD湍流所期望的,并被我们对$^{12}$ CO发射的综合观测所证实。为测量星际冷相的天平面磁场提供了一种新的方法。
2021-02-10 astro-ph.GA
Interstellar scattering - New diagnostics of pulsars and the ISM
极端散射事件和脉冲星次级光谱突出了我们理解星际湍流动力学的基本问题。我们详细描述了其中的一些问题,并提出了散斑成像技术背后的理论,这提供了一个揭示湍流的基本性质的前景。它还提供了解决脉冲星磁层在~10 narcsecond尺度的前景。
2012-10-30 astro-ph.GA astro-ph.IM
Statistical Tools of ISM turbulence
磁流体动力学湍流是恒星形成、粒子输运、磁重联和ISM演化的当前范例的关键组成部分,仅举几例。在这个困难的问题上的进展是通过数值模拟和观测研究,但为了连接这两个,统计方法是必需的。这就要求开发新的统计工具,以便研究星际介质中的湍流。在这里,我们简要地回顾了一些最近开发的统计数据,重点是表征气体的压缩性和磁化及其使用星际研究。
2011-03-03 astro-ph.GA
Sturm und Drang: Supernova-Driven Turbulence, Magnetic Fields, and Cosmic Rays in the Chaotic Starburst Interstellar Medium
致密星暴区频繁的超新星爆发是这些区域星际介质(ISM)的主要形成者。在大多数的恒星爆发中,超新星遗迹爆炸打开了一个充满区域的热相,并发射了超级风。密度更大的恒星爆发压力过大,无法形成热风,但超新星仍然搅动着ISM。我认为,超新星的权力无处不在的动荡,通过每一个星暴ISM阶段,包括热风,和波动发电机放大磁场,直到他们在均分与动荡。超新星可以驱动湍流,在热风中的速度约为1000 km/s,在冷分子气体中的速度约为20 km/s,这取决于外部尺度。我预测银河系中心星暴的磁场强度为70 μ G,M82和NGC 253为300 μ G,Arp 220的原子核为2 mG。平均磁场强度在分子气体中比在热风中强几倍,但在星暴中并不随密度而强烈变化。我解释了超新星驱动的湍流的主导地位,导致近星爆ISM组件之间的均分。我也认为宇宙射线(CR)扩散的恒星爆发的影响。大量的能量级联到小尺度上可以非常有效地限制CR在星爆中,以至于CR的传输主要是由气体流动而不是通过气体扩散。此外,我还讨论了湍流对X射线线宽,远红外无线电相关性,观测到的无线电偏振,法拉第旋转措施的影响。最后,我讨论了许多问题提出的物理学湍流在星爆。
2013-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Small-Scale Dynamo in Supernova-Driven Interstellar Turbulence
即使在宇宙学的早期,磁场也迅速增长,这表明在星系的星际介质中有一个小尺度发电机(SSD)的作用。许多研究都集中在SSD的理想化湍流驱动。在这里,我们模拟更真实的超新星驱动的湍流,以确定它是否可以驱动SSD。在我们的模型中发生的磁场增长似乎与磁场的简单缠结不一致,但与SSD作用一致,再现并确认了Balsara等人(2004)的模型,该模型不包括物理电阻率$η$。我们改变$η$,以及数值分辨率和超新星速率,$\dotσ$,描绘的制度,SSD发生。对于一个给定的$\dotσ$,我们发现收敛的SSD增长率与分辨率的秒差距。对于$\dotσ\simeq\dotσ_{\rm sn}$,以$\dotσ_{\rm sn}$为太阳邻域速率,SSD发生的临界电阻率为$0.005>η_{\rm crit}>0.001\,\rm kpc^{-1}\,\rm km s^{-1}$,并且随着超新星速率的增加而增加。在0.5- 4 pc分辨率的模拟范围内,我们发现对于$η<η_{\rm crit}$,SSD在动能均分约5%时饱和,与生长速率无关。在$0.2\dotσ_{\rm sn}\leq \dotσ\leq8\dotσ_{\rm sn}$范围内,生长速率随$\dotσ$增加。在超新星驱动的星际介质中,SSD通常表现出不稳定的增长。
2021-03-12 astro-ph.GA
Polarization Gradient Study of Interstellar Medium Turbulence Using The Canadian Galactic Plane Survey
我们利用加拿大银道面巡天(CGPS)的复射电极化矢量的空间梯度研究了星际介质中的磁离子湍流。CGPS数据覆盖1300平方度,在${53^{\circ}}\leq{\ell}\leq{192^{\circ}}$、${-3^{\circ}}\leq{b}\leq{5^{\circ}}$范围内,${b}={17.5^{\circ}}$的扩展在${101^{\circ}}\leq{\ell}\leq{116^{\circ}}$范围内,角分分辨率为1420 MHz。以前的研究发现偏振梯度的偏度和峰度与湍流的马赫数之间存在相关性,或者假设这种相关性来推断所观察到的湍流区域的马赫数。我们提出了整个CGPS数据集的极化梯度图像,并分析这些图像的依赖角分辨率。极化梯度是丝状的,这些细丝的长度在银河系反中心最大,在银河系内部最小。这可能意味着小尺度湍流在银河系内部更强,或者我们在低银河系中观察到更遥远的特征。对于每一个分辨率的研究,偏度的偏振梯度的影响,明亮的偏振梯度区域,这是不相关的湍流所揭示的偏振梯度的边缘。我们还发现,偏度的偏振梯度是敏感的盒子的大小来计算偏度,但不敏感的银河经度,这意味着偏度只探测盒子内的不均匀性的数量和幅度。我们的结论是偏度和峰度的极化梯度是不理想的统计探测自然磁离子湍流。
2016-12-13 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
Measuring interstellar turbulence in fast radio burst host galaxies
湍流是星系星际介质的重要组成部分,对星系的能量收支有重要贡献,并作为恒星形成的调节器。尽管如此,人们对ISM动荡的经验了解甚少。在银河系中,多个示踪剂被用来重建密度和速度波动功率谱在一个巨大的范围内的尺度,但问题仍然是这些波动的性质在最小的尺度。我们对遥远星系的ISM更是知之甚少,在那里只有少数的湍流示踪物,如光学复合线的非热加宽,是可以接近的。我们探索使用无线电波散射的快速射电暴(FRB)添加第二个探测的湍流在河外星系的尺度上许多数量级小于探测发射线宽度。我们首先发展的形式主义比较FRB的散射措施,在主星系ISM的密度和速度波动的替代探头。然后,我们应用这种形式主义的三个FRB与详细的主机星系分析的文献中,确定是否FRB散射主机星系内的探测器相同的湍流级联中看到的气体H ${\rm α}$发射的主要动机。在我们考虑的所有情况下,我们发现这样的关联是合理的,尽管在其中一个源FRB 20121102 A中,湍流能量的无线电散射限制比H ${\rm α}$线宽的约束要小得多。我们预计,未来的FRB调查,特别是那些在1 GHz以下的频率,将发现许多FRB,照亮河外ISM的小尺度属性。
2021-07-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
The structure and statistics of interstellar turbulence
我们探索的结构和统计的多相,磁化ISM湍流在本地银河系的驱动周期盒数值MHD模拟。利用高阶精度局部模板分段抛物方法(PPML),在固定均方根速度观测值的同时,改变平均磁场强度和密度,进行小参数观测。我们量化了瞬态和稳态湍流的许多特性,包括其热力学和相结构,动能和磁能功率谱,结构函数,密度,柱密度,压力和磁场强度的分布函数。模拟再现了许多可观的本地ISM,包括分子云,如湍流的比例,平均磁场在100 pc的规模,热稳定HI的质量和体积分数,对数正态分布的柱密度,质量加权分布的热压力,和线宽-尺寸的关系分子云。我们的模型预测的磁场概率密度函数(PDF),这是强非高斯的形状,和相对对齐的磁场和密度结构。最后,我们的模型显示了所观察到的每自由落体时间恒星形成的低速率是如何由多相热力学和大尺度湍流控制的。
2017-06-15 astro-ph.GA
Galactic interstellar turbulence in the southern sky seen through spatial gradients of the polarization vector
银河系的射电同步辐射偏振图可以用来推断弥漫性暖电离介质(WIM)中星际湍流的性质。在本文中,我们调查的空间梯度的线偏振同步辐射($|\nabla\textbf{P}|/|\textbf{P}|$)作为一种示踪剂的湍流,梯度的关系,声波马赫数的WIM,和变化的形态梯度作为银河系在南部天空中的位置的函数。利用S波段偏振全天巡天(S-PASS)的数据,对整个南天$2.3$ ~GHz的线偏振同步辐射($|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$)的空间梯度进行了成像。线性极化的空间梯度揭示了由于磁湍流作为银河系位置的函数,在WIM中的密度和磁波动的快速变化;我们将这些数据与理想的MHD数值模拟进行了比较。为了限制音速马赫数($M_{s}$),我们应用高阶矩分析的观察和模拟的扩散,等温ISM与理想的磁流体动力学湍流。我们发现,偏振梯度图揭示了细长的结构,我们与ISM中的湍流。我们的分析证实了跨音速区$M_{s}\lesssim 2$中湍流WIM的观点。纤维状结构的典型宽度下降到角分辨率,观察到的形态与数值模拟密切匹配,在某些情况下H $α$轮廓。发现$|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$强度近似为对数正态分布。没有系统的变化的音速马赫数观察到作为银河系坐标的函数,这是一致的湍流在WIM推断的H $α$数据的分析。
2014-04-24 astro-ph.GA
On the magnetic quenching of mean-field effects in supersonic interstellar turbulence
用湍流发电机解释了在弥散星际介质中观测到的大尺度磁场的出现。基本的输运系数先前已从数值模拟中提取。到目前为止,这仅限于运动学制度,但我们的目标是扩展我们的分析领域的动态重要领域。这标志着一个重要的一步,导出的平均场模型依赖于解释观测到的均分强度场。在以前的工作中,我们诊断湍流输运系数的测试场方法。我们推导出的发电机α效应,抗磁泵浦,和湍流扩散,这是与理论预期的猝灭函数。在晚些时候,我们观察到垂直风的抑制。由于这可能会影响小尺度磁螺旋度的去除,新的问题出现规避在高磁雷诺数下的磁螺旋度守恒所施加的约束。虽然目前的结果不能安全地排除这种可能性,但这个问题只在后期阶段变得重要,当发电机被风本身熄灭时就不存在了。
2012-10-10 astro-ph.GA
Toward Understanding the Origin of Turbulence in Molecular Clouds: Small Scale Structures as Units of Dynamical Multi-Phase Interstellar Medium
为了研究星际湍流的起源,在分子云与HII区的相互作用区,对CO J=1- 0和3- 2谱线进行了详细的观测。结果,探测到了几个1,000到10,000 AU尺度的速度分散度很小的云团,它们的系统速度有几公里/秒的相对较大的分散度。结果表明,该云团是由小尺度的密集冷结构组成,它们的叠加作用使其整体上看起来是一个湍流实体。这一图象有力地支持了先前提出的热不稳定性驱动的湍流介质两相模型。在目前的云表面,湍流很可能是由电离冲击压缩和紫外线照射后的热不稳定性驱动的。线宽约为0.6km/s的小尺度结构具有较高的CO线比,J=3- 2 ~ 1- 0,1 < R(3-2/1-0)< 2。大速度梯度分析表明,0.6 km/s宽的分量云的平均密度为10^{3-4} cm^{-3},这在云边缘相对较高,但它们的质量仅< 0.05 M_{sun}。
2012-05-22 astro-ph.GA
What does it mean to take the mean? The effect of the averaging scale on the characterization of interstellar turbulence
University of Crete(克里特大学);Scuola Normale Superiore(比萨高等师范学院);Institute of Astrophysics, Foundation for Research and Technology-Hellas(希腊基础与研究基金会天体物理研究所)
研究不同初始磁场形态的银河系中,平均尺度对磁场和动能湍流测量与表征的影响,发现湍流强度依赖于平均尺度而非初始条件。
2026-02-17 astro-ph.GA
Star formation laws and thresholds from ISM structure and turbulence
我们提出了一个分析模型的气体的表面密度和恒星形成率之间的关系,在星系和云,作为一个功能的超音速湍流的存在和相关的结构的星际介质。该模型预测指数为3/2的幂律关系,在高密度或非常湍流的介质中,恒星反馈的影响下变平,当ISM湍流变得太弱而不能引起强压缩时,在低表面密度下会破裂。这个模型解释了恒星形成规律的多样性,以及在附近的螺旋和它们的分辨区域,小麦哲伦云,高红移盘和恒星爆炸合并,以及银河系分子云中观察到的阈值。虽然其他模型提出星际尘埃含量和分子形成是观察到的恒星形成效率变化的关键因素,但我们证明这些变化可以用各种类型星系中的星际介质湍流和结构来解释。
2012-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA