X-rays from Magnetically Confined Wind Shocks: Effect of Cooling-Regulated Shock Retreat
我们使用2D MHD模拟研究辐射冷却和逆康普顿(IC)冷却的影响,从磁约束风冲击(MCWS)的X射线辐射在磁性大质量恒星与辐射驱动的恒星风。对于质量损失率对光度$\Mdot \sim L^{1.7} $的标准依赖关系,用$L$对IC冷却和用$\Mdot$对辐射冷却进行标度化,意味着IC冷却在形式上对低光度恒星变得更加重要。然而,由于趋势的意义是相似的,我们发现包括IC冷却的整体效果是相当温和的。更重要的是,对于具有足够高质量损失以保持激波辐射的恒星,MHD模拟表明X射线光度与质量损失率成线性比例;但对于具有弱风的低光度恒星,X射线发射被较大的激波后冷却长度导致的{ \em激波撤退}减少和软化,其在闭合磁回路的固定长度内迫使冲击返回到较低的冲击前风速。一个半解析的尺度分析,占风磁约束和这种冲击撤退产生的X射线光度有一个类似的缩放趋势,但一个因素几个更高的值相比,从MHD模拟计算的时间平均值。因此,这里的模拟和缩放结果提供了一个很好的基础,解释现有的X射线观测,从不断增长的大质量恒星的确认大规模磁场。
2014-04-21 astro-ph.SR
New X-ray observations of IQ Aurigae and alpha2 Canum Venaticorum - Probing the magnetically channelled wind shock model in A0p stars
我们对A0 p型恒星α ^2 CVn(log Lx < 26.0 erg/s)和IQ Aur(log Lx = 29.6 erg/s)进行了新的X射线观测,发现它们的X射线光度相差至少三个数量级。IQ Aur拥有强大的冷等离子体成分,X射线发射区位于恒星表面上方,但也有大量的热等离子体。此外,从IQ Aur探测到一个大的X射线耀斑,这意味着存在磁重联。我们对相似恒星的比较研究表明,磁通道风激波(MCWS)产生的X射线辐射的发生强烈地依赖于恒星的性质。X射线发射优选地由诸如IQ Aur的更明亮和更大质量的物体产生。MCWS方案可以一致地描述这些A0 p恒星的X射线发射,假设非常强的磁约束的恒星风已导致建立了一个刚性旋转盘周围的恒星,在那里发生磁重联和离心爆发事件。
2011-05-18 astro-ph.SR
Possible role of coronal streamer as magnetically-closed structure in shock-induced energetic electrons and metric type II radio bursts
两个太阳II型射电爆发,相隔约24小时的时间,一起检查。这两个事件都与日冕物质抛射(CME)有关,CME是从一个观测良好的头盔流光下方的同一个活动区(NOAA 11176)爆发的。我们发现,在这两个事件中的II型排放结束后,CME/冲击前通过白光流光尖端,这大概是磁尖的流光。这使我们推测,在日冕冲击的电子加速和II型激发的流光的封闭磁弧可能发挥作用。为了检验这样一个猜想,我们进行了一个测试粒子模拟的电子动力学在一个大规模的部分封闭的流光磁配置扫过的日冕冲击。我们发现闭合场线起着电子陷阱的作用,通过它电子被多次送回激波前沿,从而被激波加速到高能量。初始能量为300 eV的电子可以被加速到几十keV,集中在靠近激波阵面的环顶点处,在大多数位置具有逆流分布。这些电子的能量足以激发朗缪尔波和射电暴。考虑到大多数太阳爆发起源于封闭场区域的事实,我们认为这种情况可能对产生更多的公制II型很重要。本研究还解释了20-30 MHz以上米制II类星的一般终止频率以及米制II类星与行星际II类星的分离问题。
2014-10-29 astro-ph.SR
Confined Shocks inside Isolated Liquid Volumes -- A New Path of Erosion?
激波在孤立液体体积内的独特限制放大了激波-液体相互作用的密度。我们调查这个普遍的原则,通过跨学科的研究,冲击引起的空化内液体体积,孤立在2和3维。通过结合高速可视化的理想水滴实现在微重力与平滑粒子模拟,我们证明了强大的冲击引起的空化在封闭的冲击的焦点。我们将这种分析扩展到使用分析模型对射流和液滴的地面观测,并认为由捕获激波引起的空化在高速撞击(>100 m/s)中提供了一种独特的侵蚀机制。
2011-09-28 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.space-ph
Inferring Dense Confined Circumstellar Medium around Supernova Progenitors via Long-term Hydrodynamical Evolution
超新星喷出物的星周相互作用是其演化过程中必不可少的一个过程,对超新星的观测发现,在超新星演化的早期和晚期都存在星周相互作用的特征。在这封信中,我们表明,如果SN前向激波从祖星附近的致密星周介质(CSM)坠入稀薄的恒星风(即,约束CSM),SN-CSM相互作用系统的后续时间演化偏离了自相似解的预测.在这种情况下,在所有受限CSM被SN前向激波扫起之后(大约在爆炸后$10$天),受冲击壳的传播将由受限CSM组件的自由膨胀冲压压力驱动,而不是SN喷出物。同时,一旦约束CSM分量达到同系膨胀,前向激波的减速比薄壳近似的预测快。这将持续到封闭CSM组件中的反向冲击到达SN喷出物的头部,导致系统恢复到没有封闭CSM的演化模型中,SN喷出物驱动系统的膨胀。我们还表明,这种特殊的演变将反映在观测签名起源于SN-CSM相互作用,以快速下降和重新明亮的无线电发射为例。我们的研究结果揭示了考虑初始SN-CSM相互作用的影响的重要性,即使我们专注于SNe爆炸后几年的观测特性。
2025-07-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetically-driven jets and winds from weakly magnetized accretion disks
盘流出的半解析模型已经成功地描述了来自开普勒吸积盘附近的磁驱动、自约束的超阿尔夫文喷流。这些喷射发射脉冲可用于高水平的盘磁化$μ$,定义为$μ=2/β$,其中β是通常的等离子体参数。在近均分的JED中,吸积是超音速的,喷流带走了大部分的圆盘角动量。然而,这些解决方案被证明难以与前沿的数值模拟进行比较,因为数值模拟显示出风一样的流出,但在小磁化的域中。在这项工作中,我们首次提出了自相似的等温解决方案的吸积-喷射结构在小磁化水平。我们阐明的作用,磁共振成像的结构在加速过程中,推动这类新的解决方案。磁盘磁化$μ$是主要的控制参数:大量的流出驱动的环形磁场的压力获得高达$μ\sim 10^{-2}$,而更稀薄的离心驱动的流出,在更大的$μ$值。广义参数空间和天体物理后果进行了讨论。我们相信,这些新的解决方案可能是理解天体物理盘驱动风或喷流的方式的垫脚石。定义射流作为自限流出和风作为非准直流出,我们提出了一个简单的分析标准的基础上的流出的初始能量含量,从风中区分射流。我们表明,射流的解决方案,实现在所有的磁化水平,而风只能在弱磁化磁盘功能加热。
2019-10-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Structure of a strong supernova shock wave and rapid electron acceleration confined in its transition region
利用数值模拟方法,报道了一个超新星激波过渡区(STR)内新的快速湍流过程。尽管作为主要耗散区的短轴反应区的规模只有几十万公里,但发现了一些与高能粒子根的产生有关的有趣结构。等离子体不稳定性的非线性演化导致了离子相空间分布的动态变化,这种动态变化与场性质的变化有关。结果,出现了不同类型的大振幅场结构。一个是主导的波包,另一个是一系列的磁孤立峰。每个场结构都有一个微观尺度(~离子惯性长度)。通过这些大振幅场结构之间的多重非线性散射,电子被直接加速。在STR中,快速热化实现了离子和电子之间的能量均分,热电子在保持这些大振幅场结构在离子声学模式上起着重要作用。超热电子呈现非麦克斯韦分布,可能是进一步非热布居的种子。“冲击系统”,新鲜的传入和反射的离子不断提供,在我们的结果中发挥了至关重要的作用。在垂直激波几何条件下,通过将STR的宽度等于高能电子的Larmor半径的长度来估算电子的最大能量,在MA = 170,ω pe/Ω ce = 120的实际条件下,估算出仅在STR内瞬时最大能量约为10 MeV。
2010-04-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Astrophysics of magnetically collimated jets generated from laser-produced plasmas
通过三维磁流体动力学模拟,研究了从磁准直激光产生的等离子体中产生与天体物理学相关的喷流。我们表明,对于激光强度I ~ 10^12 - 10^14 W/cm ^2,超过~ 0.1 MG的磁场可以将等离子体羽流准直到由激波包络限定的长形腔中,激波包络在其尖端处具有直立的锥形激波,其将流重新准直成超磁声射流束。这种机制相当于流体动力学惯性准直的天体物理模型,其中各向同性风通过限制的星周环面状包络聚焦成射流。结果表明,一个大规模的磁场从广角风产生喷流的另一种机制。(节略本)
2012-12-12 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Equilibria, Dynamics and Current Sheets Formation in Magnetically Confined Coronae
在Parker日冕加热方案框架下,用简化的磁流体动力学(MHD)模型研究了太阳和恒星日冕封闭区的磁场动力学。对约化MHD平衡态的新分析表明,它们的磁场沿轴向具有非对称结构,其长度尺度为$z_\ell \sim \ell B_0/b$,其中$B_0$是强轴向引导场的强度,$b$是正交磁场分量的强度,$\ell$是$\mathbf{b}$的尺度.然后,对于大于近似环长$z_\ell \gtrsim L_z$的变化尺度,平衡沿着轴向是准不变的,并且对于较小的变化尺度$z_\ell \lesssim L_z$,平衡越来越不对称。$critical$ $length$ $z_\ell \sim L_z$对应于磁场强度阈值$b \sim \ell B_0/L_z$。光球运动所产生的磁场应力不会产生强烈的轴向不对称性。因此,强度低于这个阈值的场准静态地演化,重新调整到附近的平衡,而不发展非线性动力学,也不耗散能量。但是,更强的场不能达到它们相应的非对称平衡,因此它们是不平衡的,并发展出非线性动力学。随后形成的电流片和能量耗散是$necessary$的磁场松弛到平衡,因为动态可访问的平衡具有变化尺度大于环路长度$z_\ell \gtrsim L_z$,强度小于阈值$b \lesssim \ell B_0/L_z$。对太阳和恒星日冕感兴趣的磁场的动力学意义进行了数值研究,并讨论了对日冕物理的影响。
2015-10-29 astro-ph.SR
X-ray emission from the giant magnetosphere of the magnetic O-type star NGC 1624-2
我们用钱德拉X射线天文台上的ACIS-S照相机对NGC 1624-2进行了X射线观测。我们的两个观测结果是在周期性的H α发射周期的最小值和最大值处获得的,对应于磁场最接近赤道和极点的旋转相位。通过这些观测,我们的目标是通过磁约束风冲击产生的X射线发射来探测恒星的磁层。我们的主要发现是:(i)观测到的NGC 1624-2光谱很硬,类似于磁性O型星Theta 1 Ori C,只有几个低于0.8 keV的光子被探测到。出射X射线通量在H α最小相位时降低30%。(ii)我们的模型表明,这看似硬光谱实际上是一个相对较软的固有发射的结果,类似于其他磁性的?p型星,结合大量的局部吸收(~1-3 x 10^22 cm^-2)。这种组合是必要的再现突出的Mg和Si的光谱特征,并在低能量的通量的缺乏。NGC 1624-2本身在X射线方面是发光的(log LX发射量~ 33.4),但磁约束风冲击产生的X射线发射量的70-95%在脱离磁层之前被吸收(log LX ISM修正~ 32.5)。(iii)高的X射线光度,它的变化与恒星旋转,和它的大衰减都符合一个大的动态磁层与磁约束风冲击。
2015-07-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
A shock crashing into confined dense circumstellar matter brightens the nascent SN 2023ixf
本文利用 Monte Carlo 方法模拟辐射扩散过程,证实 SN 2023ixf 早期光变曲线的快速上升是由超新星抛射物与 progenitor 附近 10^15 cm 内、质量损失率约 10^-2 Msun/yr 的致密 CSM 相互作用所致。
2025-04-01 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Radio afterglow of magnetars' giant flares
我们建立了一个SGR 1806-20大耀斑的射电余辉模型,该模型是由磁主导云(类似于太阳日冕物质抛射(CME))与星际介质(ISM)相互作用产生的。CME被建模为一个spheromak状配置。CME首先与磁星的风平流,然后与ISM相互作用,产生强烈的向前冲击和复杂的向后排气流。利用三维磁流体动力学模拟,我们研究了各种相对配置的磁场的CME相对于ISM的磁场。我们发现,主要是以下的Sedov-Taylor爆炸波的前向冲击的动力学,而内部结构的冲击介质是相当大的修改由回流,创建一个多冲击配置。我们计算了合成的同步辐射发射率图和光变曲线,使用了两个假设:(i)磁场压缩;(ii)在激波处的磁场放大。我们发现,磁场放大模型更好地解释了观测到的无线电发射。
2021-08-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic field amplification and magnetically supported explosions of collapsing, non-rotating stellar cores
本文研究了轴对称条件下质量为15个太阳的非自转恒星核在坍缩过程中磁场的放大和反弹后的演化。为此,我们在二矩近似下求解了磁流体力学和中微子输运的耦合方程。坍缩前的磁场在坍缩过程中由于压缩而被强烈放大。1010 G量级的初始场转化为类似于在中子星中观察到的原中子星场,而较强的初始场产生类似于磁星的最终场强。核心反弹后,通过流体动力学不稳定的中微子加热层,非径向流动,由于对流和站立的吸积激波不稳定性放大字段进一步平流字段。因此,五阶放大系数是在激波后层平流时间尺度内发生的小涡翻转次数的结果。由于这一限制,我们的大多数模型没有达到动能和磁能之间的均分,因此,类似于非磁性的情况下,爆炸后约800毫秒时,一个或几个高熵气泡持续几个动态时间尺度。在我们研究的具有最强初始场的模型中,10 ^{12} G,在该模型中,流和场之间实现了均分,磁张力有利于这种长寿的高熵气泡的更早发展,并强制形成相当有序的大尺度流型。因此,这个模型,表现出非常有规律的冲击振荡后,爆炸早得多的非磁性的。
2014-09-19 astro-ph.SR
Interacting supernovae from photoionization-confined shells around red supergiant stars
参宿四是附近的一颗红超巨星,它是一颗失控的恒星,拥有强大的恒星风,将弓形激波驱动到周围。这一观点受到了一个发现的挑战,这个发现是一个致密的、几乎静止的壳层,它距离恒星的距离是弓形激波的三倍,并且被某种外力减速。这两种物理上截然不同的结构不可能都是由风与星际介质的流体动力学相互作用形成的。在这里,我们报告说,参宿四的风是光电离的辐射从外部来源的模型可以解释静态壳,而不需要一个新的理解的弓激波。来自光电离风的压力在风的中性部分产生一个驻激波,并形成一个几乎静止的光电离限制壳。其他的红超巨星应该比参宿四有更大质量的壳层,因为光电离限制的壳层捕获了红超巨星阶段所有质量损失的35%,将这些气体限制在恒星附近,直到爆炸。在超新星爆炸后,巨大的壳层会极大地影响超新星的光变曲线,为许多具有星周相互作用特征的超新星提供了一个自然的解释。
2014-08-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Formation of Episodic Magnetically Driven Radiatively Cooled Plasma Jets in the Laboratory
我们报告的实验中,磁驱动的辐射冷却等离子体射流产生的1 MA,250纳秒的电流脉冲的MAGPIE脉冲功率设施。这些射流是由环形磁场的压力驱动的,呈“磁塔”状。这种情况的特点是形成一个磁准直等离子体射流的轴上的磁“气泡”,由周围介质的限制。使用的径向金属箔,而不是在我们以前的工作中采用的径向线阵列允许产生的情节磁塔流出,出现周期性的时间尺度为~30 ns。随后的磁泡以约300 km/s的速度传播,并与先前的喷发相互作用,导致形成冲击。
2009-04-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Bow shocks, bow waves, and dust waves. II. Beyond the rip point
尘埃波是尘埃等离子体流流经发光恒星时气体颗粒退耦的结果。辐射场足够强,以克服在“破裂点”处颗粒和气体之间的碰撞耦合,其中辐射压力与气体压力的比率超过大约1000的临界值。当撕裂点出现在流体动力学弓形激波之外时,可能形成与气体壳层分离的单独的尘埃波,其可以是阻力限制的或惯性限制的,这取决于流密度和相对速度。在阻力限制的情况下,有一个最小的气流速度约为60公里/秒,允许一个稳态的停滞漂移解决方案的尘埃波的顶点。对于较低的相对速度,尘埃动力学靠近轴表现出极限环行为(撕裂和抢购回)之间的两个不同的半径。强耦合的带电颗粒等离子体的磁场可以修改这些效果,但对于准平行场取向的结果是定性类似的非磁性的情况下。对于一个准垂直场,另一方面,形成一个解耦的尘埃波强烈抑制。
2019-04-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
Model of X-ray and extreme-UV emission from magnetically heated atmospheres in classical T Tauri stars: Case study of TW Hya
本研究利用基于物理的MHD模型构建前主序星TW Hya的极紫外和软X射线发射光谱,发现该模型能较好再现日冕温度发射线,为原行星盘光致蒸发研究提供了更准确的高能辐射光谱约束。
2025-04-04 astro-ph.SR
Compressed magnetic field in the magnetically-regulated global collapsing clump of G9.62+0.19
来自大质量恒星的恒星反馈(例如,H{ \sc ii}区域)对周围星际介质的影响以及对新恒星形成的调节作用尚不清楚。为了解决这个问题,我们用JCMT/POL-2旋光仪在850 $μ$ m连续谱中观察到了G9.62+0.19复合物。在它最年轻的团簇G9.62中发现了有序的磁场。磁场强度确定为$\sim$ 1 mG。磁场在支持团块方面比湍流起更大的作用。然而,G9.62团簇仍然是不稳定的,对引力坍缩,即使热,湍流,和磁场支持都考虑在一起。在G9.62星系团外围的磁场段似乎指向星系团中心,类似于一个被拖拽的形态,表明星系团可能正在经历由磁场调节的全球崩溃。然而,在其中心区域的磁场与光解离区域(PDR)的壳层对齐,并且近似平行于电离(或冲击)前沿,这表明其中的磁场可能被在同一复合物中形成的扩展H{ \sc ii}区域压缩。
2018-11-17 astro-ph.GA astro-ph.SR