Dispersion relation of the neutrino plasma: Unifying fast, slow, and collisional instabilities
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Max-Planck-Institut für Physik（马克斯·普朗克物理研究所）
研究中微子密集环境中中微子自旋集体动力学的色散关系，统一快、慢和碰撞不稳定性，推导了不同模式的近似色散关系，揭示了不稳定性增长速率和性质。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Predicting the outcome of collisional neutrino flavor conversion
本文推导了碰撞味不稳定性的渐变态解析表达式，并将其应用于中子星并合模拟，揭示了经典弛豫与量子味转换之间的权衡及非零相干性量子平衡。
2025-07-18 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino flavor transformation with moments: application to fast flavor instabilities in neutron star mergers
本研究基于三维中子星合并模拟，采用扩展的二阶矩形式化和线性稳定性分析，探究了中微子快味振荡的特征，并通过与局部三维双味模拟对比，验证了矩方法在不稳定性增长率与长度尺度上的有效性。
2024-02-14 astro-ph.HE hep-ph
Collisional flavor pendula and neutrino quantum thermodynamics
本研究针对核心坍缩超新星和中子星并合中中微子的碰撞型味不稳定性，提出对应味摆模型并结合中微子量子热力学分析，发现退相干作用可驱动完全相干味转换的新现象。
2023-12-16 astro-ph.HE hep-ph
PIC Simulations of the Effect of Velocity Space Instabilities on Electron Viscosity and Thermal Conduction
在低碰撞性等离子体中，速度-空间不稳定性是提供等离子体有效碰撞性的关键机制。我们使用粒子在细胞（PIC）模拟研究电子和离子尺度的速度空间不稳定性和它们对电子压力各向异性，粘性加热和热传导的影响之间的相互作用。如果磁场$\vec{B}$被放大（$p_{\perp,j}$和$p_{||,j}$表示垂直和平行于$\vec{B}$的物质$j$ [电子、离子]的压力），低碰撞性等离子体中磁矩的绝热不变性导致压力各向异性$p_{\perp,j} > p_{||,j}$。如果产生的各向异性足够大，它可以反过来触发小尺度等离子体不稳定性。我们的PIC模拟探索的非线性制度的镜子，离子回旋，电子哨声不稳定性，通过连续放大的磁场$|\vec{B}|$在等离子体中施加剪切。在制度$1 \lesssim β_j \lesssim 20$（$β_j \equiv 8πp_j/|\vec{B}|^2$），饱和电子压力各向异性，$Δp_e/p_{||,e}$，主要是由（电子长度尺度）哨声边缘稳定性条件，与适度的因素$\sim 1.5-2$减少由于电子的捕获镜。我们明确地计算了电子和离子沿平均磁场的平均自由程，并提供了一个简单的物理处方的平均自由程和热导率在低碰撞$β_j \gtrsim 1$等离子体。我们的研究结果意味着，速度空间不稳定性可能会降低大质量，热，星系团的外部等离子体的热导率。我们还讨论了我们的结果的…
2016-08-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Neutrino transport and flavor instabilities in a post-merger disk
University of Tennessee（田纳西大学）；University of Hamburg（汉堡大学）；Institut de Física Corpuscular (CSIC-Universitat de València)（瓦伦西亚大学-西班牙国家研究委员会粒子物理研究所）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）
研究中微子传输中味不稳定性在合并后盘中的发展与松弛，通过全局和局部经典及量子动力学模拟分析六维相空间的各向异性与不均匀性。
2026-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Do Neutrinos Become Flavor Unstable Due to Collisions with Matter in the Supernova Decoupling Region?
本文基于18.6 M⊙超新星模型求解中微子动力学方程，发现解耦区域内快、慢不稳定性主导，碰撞并非味转换触发因。
2024-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Collisional flavor swap with neutrino self-interactions
本文提出核心坍缩超新星和双中子星并合中的碰撞味交换现象，揭示其由类共振碰撞味不稳定性触发，并分析自相互作用主导下全能量谱交换特征及其对天体现象的影响。
2024-04-02 astro-ph.HE hep-ph
Exploring the Potential for Detecting Rotational Instabilities in Binary Neutron Star Merger Remnants with Gravitational Wave Detectors
Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki（色萨利大学物理系）
研究通过不同引力波探测器网络配置评估双中子星并合后阶段旋转不稳定性信号的探测潜力，发现第三代探测器网络在特定质量和距离条件下可检测到此类信号。
2023-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Applications of Machine Learning to Detecting Fast Neutrino Flavor Instabilities in Core-Collapse Supernova and Neutron Star Merger Models
本研究首次将机器学习应用于核坍缩超新星和中子星合并模型，基于中微子角分布的零阶矩和一阶矩检测中微子电子轻子数穿越，准确率达约95%，实现了对快味转换的实时评估。
2023-04-20 astro-ph.HE hep-ph
SN 2025adpq: A Type Ia supernova in a collisional ring formed during a major galaxy merger
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）
报告了在碰撞环Pika's Halo中发现的Ia型超新星SN 2025adpq，该环由两个质量相当的星系合并形成，超新星位于距主星系核约11.4 kpc的环上，可能源于合并过程中被剥离的老年前身星系统。
2026-06-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A nonlinear theory of the parallel firehose and gyrothermal instabilities in a weakly collisional plasma
弱碰撞等离子体相对于磁场动态地发展压力各向异性。这些各向异性在略高于离子拉莫尔半径ρ i和远低于平均自由程λ mfp的尺度上触发等离子体不稳定性。它们的增长率是离子回旋频率的一小部分--比整体动力学或局部湍流快得多。不稳定性极大地改变了等离子体的输运性质，从而改变了等离子体的宏观动力学。它们的非线性演化驱动压力各向异性向边缘稳定性发展，并受等离子体β β i的控制。在这里，这种非线性演变是为最简单的分析处理的例子-平行消防水龙带不稳定性。在非线性区，解析理论和数值解预测长期增长的磁波动。它们发展出一个k^{-3}谱，从略大于ρ_i的尺度延伸到随时间长期增长的最大尺度（~t^{1/2}）;相对压力各向异性（\pperp - \ppar）/ \ppar趋于边缘值-2/β_i。边缘状态是通过磁场的变化而不是粒子散射来实现的。当存在平行离子热通量时，水龙带突变为新的陀螺热不稳定性（GTI），该不稳定性在压力各向异性达到水龙带稳定值时继续存在，该值可以为正值并受到热通量的限制。GTI的非线性演化也表现为磁涨落的长期增长，但谱最终由~ρ i l T/λ mfp附近的模主导，其中l T是平行温度变化的尺度。动量和热量传输的影响进行了推测。本研究的动机是星系团等离子体动力学。
2011-05-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday rotation maps II: the effects of instabilities feedback
对星系团团内介质（ICM）的法拉第旋转测量（RM）图进行统计分析，为评价ICM内磁场的某些空间特征提供了一个独特的工具。它与磁流体动力学（MHD）湍流的数值模拟相结合，可以诊断ICM湍流。由于ICM等离子体是弱碰撞的，粒子的热速度分布由于大尺度运动和带电粒子的磁矩守恒而自然地呈现各向异性。以前的一项研究（论文I）分析了大尺度热各向异性对湍流模拟合成的RM地图统计数据的影响;这些模拟采用了无碰撞MHD模型，该模型考虑了具有均匀各向异性的张量压力。在目前的工作中，我们扩展到一个无碰撞的MHD模型的分析，其中的热各向异性的发展，根据守恒的热粒子的磁矩。我们还考虑了微尺度镜和消防水龙带不稳定性引起的各向异性弛豫效应。我们表明，如果弛豫速率足够快，以保持各向异性限制的阈值的不稳定性，RM映射的色散和功率谱是不可区分的从碰撞MHD。否则，有一个减少的分散和陡峭的RM地图的功率谱（碰撞的情况下相比）。考虑到第一种情况，在ICM中使用碰撞MHD模拟来模拟RM统计变得更合理。
2016-11-27 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Collisional and Fast Neutrino Flavor Instabilities in Two-dimensional Core-collapse Supernova Simulation with Boltzmann Neutrino Transport
基于Boltzmann辐射流体力学二维核心坍缩超新星模拟，研究碰撞味不稳定性（CFI）和快味不稳定性（FFI）的出现，发现湍流导致CFI区域随时间剧烈变化，FFI在三个区域出现且增长率始终高于CFI，在线性演化中占主导。
2024-01-09 astro-ph.HE
Neutrino Fast Flavor Pendulum. Part 2: Collisional Damping
在致密天体中，中微子密度可能很高，以至于中微子-中微子折射可以导致快速的味道转换，这种转换是$ν_e \barν_e \leftrightarrow ν_x \barν_x$与$x=μ,τ$，取决于中微子的角度分布。以前，我们已经表明，在一个均匀的，轴对称的两味系统，这些集体的解决方案演变类似于一个陀螺摆。在味空间中，其偏离弱相互作用方向的量化变量$\cos\vartheta$之间移动$+1$和$\cos\vartheta_{\rm min}$，后者从线性模式分析。作为下一步，我们包括味相干性的碰撞阻尼，假设所有模式的共同阻尼率$Γ$。根据经验，我们发现阻尼摆动运动达到对转换$f=A+(1-A)\cos\vartheta_{\rm min}$（数值$A\simeq 0.370$）的渐近水平，不依赖于角分布的细节（除了固定$\cos\vartheta_{\rm min}$），初始种子，也不$Γ$。另一方面，即使中微子和反中微子阻尼率之间的微小不对称也会强烈改变这一图景，甚至可能使原本稳定的系统出现味不稳定性。
2022-11-08 astro-ph.HE hep-ph
The Collisionless Magnetoviscous-Thermal Instability
很可能几乎所有的中央星系大质量和超大质量黑洞都是无辐射的：它们的吸积光度比周围环境中有效的黑洞吸积所能解释的光度低几个数量级。这些天体，其中人马座A* 是最著名的例子，也是稀释的（轻度碰撞到高度无碰撞）和光学薄。为了使吸积发生，磁流体动力学不稳定性必须发展，不仅传输角动量，而且通过物质下落产生的引力能，向外。发现一类新的磁流体动力学流体不稳定性-磁粘-热不稳定性（MVTI）（Islam 12）-通过大的（流体）粘度和热导率沿磁场线传输角动量和能量。本文描述了MVTI的无碰撞和轻度碰撞类似物，即碰撞磁热不稳定性（CMTI），它类似地向外传输能量和角动量，预计在描述热、稀释和辐射低效的吸积流的流动特性方面很重要。黑洞。本文导出了适用于吸积物理的无碰撞漂移动力学方程的一种形式。我们构造了一个局部平衡点，用于差分旋转圆盘的MHD稳定性分析。然后，我们发现和表征特定的不稳定性，预计是重要的热，稀释，辐射效率低的吸积流周围的黑洞的流动特性描述，并显示其定性相似的不稳定性使用流体形式主义（伊斯兰12）。我们的结论与进一步的工作需要在建模这类吸积流。
2014-04-08 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fast flavor instabilities and the search for neutrino angular crossings
随着认识到快速味不稳定性可能会影响超新星和中子星合并中微子，使用模拟数据来确定不稳定性发生的时间和地点已经成为一个高度优先事项。这项工作面临着一个有趣的问题。快速不稳定性与中微子角交叉有关，但模拟通常采用矩方法，牺牲动量空间角分辨率，以便将资源分配到其他地方。如何才能最有效地利用有限的角度信息？这里的主要目的是使这个问题更加尖锐，并检查一些可用的答案。最近提出的方法搜索角交叉仔细检查，时刻封闭的局限性突出，和两种方法重建角分布单独从通量因子（分别基于最大熵和尖锐的解耦假设）进行了比较。在（半）透明区域，标准的封闭处方可能会错过一些应该存在的交叉点，并引入其他不应该存在的交叉点。
2021-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Low-$T/|W|$ instabilities in differentially rotating neutron stars resembling merger remnants
Heidelberger Institut für Theoretische Studien（海德堡理论研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（GSI亥姆霍兹重离子研究中心）；Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究院的里雅斯特分部）；Helmholtz Research Academy Hesse for FAIR (HFHF)（黑森FAIR亥姆霍兹研究学院）；Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki（萨洛尼卡亚里士多德大学物理系）
研究不同自转中子星中低T/|W|不稳定性，探讨其与引力波发射的关系及方程状态的影响。
2026-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Models of magnetic-field evolution and effective viscosity in weakly collisional extragalactic plasmas
在弱碰撞的河外等离子体中，如团内介质，粘性应力和磁场强度的变化率与局部压力各向异性成正比，因此受到压力各向异性驱动镜和消防水龙带不稳定性的约束，并由局部瞬时等离子体β控制。这种等离子体的动力学与传统的MHD流体截然不同。等离子体预计将保持在局部的边缘状态相对于不稳定性，但它如何做到这一点是一个悬而未决的问题。研究了两种磁场演化模型。在第一种情况下，通过抑制场的变化率来实现边缘性。在第二种情况下，不稳定性引起异常碰撞，将压力各向异性降低到边缘-同时降低粘度，从而增加湍流应变率。这些模型的影响进行了研究，在一个简化的0 D设置。在第一个模型中，该领域的爆炸性增长，但在一个时间尺度上的规模与初始β，而在第二，动态场强可以达到一个大规模的湍流翻转时间，无论初始种子。这两种模型都产生非常间歇的磁场。两者的适用性都受到很大的限制：对于典型的团核条件，流体运动和微尺度波动之间的尺度分离在β ~10^5-10^4之间破裂。在较大的β（较弱的领域），一个完全无碰撞的等离子体发电机理论是必要的，以证明从一个微小的原始种子场的增长。然而，这里讨论的模型是适当的研究目前观察到的字段的结构，以及大规模的动力学和热力学的磁化ICM或类似的稀释天体物理等离子体。
2014-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE nlin.CD
Neutrino flavor instabilities in a binary neutron star merger remnant: Roles of a long-lived hypermassive neutron star
本文基于数值相对论冻结背景与Boltzmann中微子输运，研究长寿命HMNS双中子星并合遗迹中的FFI和CFI，揭示ELN角交叉机制及二者时空分布差异。
2025-07-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Spectral diversity in collisional neutrino-flavor conversion: flavor equipartition or swap
该研究针对碰撞诱导中微子味转换的动力学与渐近态未解问题，通过数值模拟分析多能中微子气体的CFC线性与非线性动力学，发现两种不稳定模式对应不同的谱行为，为低电子丰度区域的中微子量子动力学建模提供了新依据。
2025-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Sound-Wave Instabilities in Dilute Plasmas with Cosmic Rays: Implications for Cosmic-Ray Confinement and the Perseus X-ray Ripples
具有各向异性粘性和传导特性的弱碰撞磁化等离子体普遍存在于星系、晕和团内介质（ICM）中。宇宙射线（CR）在这些环境中也发挥着重要作用，通过为热等离子体提供额外的压力和加热。本文用Braginskii MHD方法对热气体进行了宇宙射线弱碰撞等离子体的线性稳定性分析。我们假设CRs流的阿尔文速度，这在弱碰撞等离子体依赖于压力各向异性（$Δp$）的热等离子体。我们发现，这种$Δp$依赖性引入了CR压力和气体密度波动之间的相移。这驱动了快速增长的声学不稳定性：当CR压力与气体压力之比为$\gtrsim αβ^{-1/2}$时，CR抵消了各向异性粘性对声波的阻尼，并引起波的增长，其中$β$是热压力与磁压力之比，而$α$（通常为$\lesssim 1$）取决于其他无量纲参数。在高$β$环境（如ICM）中，该条件满足小CR压力。我们推测，这里研究的不稳定性可能有助于高能量CR的散射和激发的声波在星系晕，集团和集群等离子体，包括长波长X射线波动的\textit{Chandra}观测英仙座星系团。在稀释等离子体中的冲击附近也可能是重要的（例如，星系团维里激波或银河风终止激波），其中CR压力局部增强。
2020-02-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Pressure-anisotropy-induced nonlinearities in the kinetic magnetorotational instability
在无碰撞和弱碰撞的等离子体中，例如在致密物体上的热吸积流中，磁旋转不稳定性（MRI）可能与标准（碰撞）MRI显着不同。特别是，相对于局部磁场方向的压力各向异性可以改变线性MRI色散关系，并导致模式结构和增长率的非线性修改，即使当场和流扰动很小。这项工作研究这些压力各向异性引起的非线性弱非线性，高离子β政权，MRI饱和到强湍流之前。我们的目标是更好地了解如何在低碰撞性等离子体的MRI的饱和度可能不同于在碰撞制度。我们专注于两个关键的影响：（i）的直接影响的自感压力各向异性的非线性的MRI模式的演变，和（ii）的影响压力各向异性的“寄生不稳定性”被怀疑导致模式打破成湍流。我们的主要结论是：（i）镜不稳定性以这样一种方式调节压力各向异性，即一旦模式振幅变得大于背景场（就像在MHD中一样），无碰撞等离子体中的线性MRI是近似非线性解。这意味着无碰撞和碰撞MRI之间的差异在大幅度时变得不重要。(ii)大振幅MRI模式通过寄生不稳定性分解成湍流在无碰撞和碰撞等离子体中是相似的。总之，这些结论表明，在无碰撞等离子体中的磁旋转湍流的路线可能是类似的碰撞等离子体中，最近的动力学模拟所建议的。作为对这些发现的补充，我们为未来磁旋转湍流动力学模拟的设计提供了指导。
2017-11-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Inspecting neutrino flavor instabilities during proto-neutron star cooling phase in supernova: I. Spherically symmetric model
本文在球对称和准静态近似下研究了1至50秒原中子星冷却阶段的中微子快味与碰撞味不稳定性，通过蒙特卡罗输运计算发现模型中无味转换迹象，并指出引入多维效应可能改变该结论。
2024-07-30 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino trapping and out-of-equilibrium effects in binary neutron star merger remnants
本文通过三维广义相对论中微子辐射大涡模拟，揭示双中子星并合后约2-3毫秒内物质与中微子达到热力学平衡，表明体粘滞等耗散效应仅在并合后极短时间窗口内活跃。
2023-10-31 astro-ph.HE
Transport properties in binary neutron star mergers: Effect of magnetic field
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学天文学与天体物理中心）
该研究针对双中子星并合的极端环境，提出有限温度与磁场下计算带电流Urca发射率和中微子不透明度的精确框架，发现极端磁场会显著增强中微子不透明度，缩短热中微子平均自由程。
2026-08-13 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Producing Magnetar Magnetic Fields in the Merger of Binary Neutron Stars
双星合并会导致流体中湍流和不稳定性的发展，如开尔文-亥姆霍兹剪切不稳定性，从而导致磁场的大幅放大，从而驱动小尺度发电机活动。为了正确地解决这种不稳定性，并获得正确的磁场放大，需要采用的决议，目前是不可行的全球广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的BNS合并。在这里，我们提出了一个亚网格模型，允许全球模拟考虑到小规模的放大的磁场，这是由发展中国家合并的湍流。假设发电机饱和，我们表明，磁级场（$\sim 10^{16}\,{\rm G}$）可以很容易地达到，因此，预计从合并磁化BNS。总的磁能可以达到$\sim 10^{51}\,{\rm erg}$，因此合并后的残余物可以发出强烈的电磁信号，并可能产生短暂的伽马射线暴。
2015-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Impact of Neutrino Flavor Conversions on Neutron Star Merger Dynamics, Ejecta, Nucleosynthesis, and Multi-Messenger Signals
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of Tennessee Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Università di Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）
本研究探讨中微子味转换对中子星并合过程、喷流、核合成及多信使信号的影响，发现其能显著增加中子富集喷流和r过程产率，并揭示味转换与引力波辐射的关联。
2026-01-12 astro-ph.HE gr-qc
The Viscous Evolution of White Dwarf Merger Remnants
两颗白矮星（WD）的合并产生了一个不稳定的磁流体动力学不稳定性的差异旋转残余。这些不稳定性可能导致粘性演化的时间尺度短的热演化的残骸相比。我们提出了多维流体动力学模拟WD合并残留物的演变下的$α$粘度的作用。我们使用Dan等人（2011）的八个WD合并模拟的输出来初始化我们的计算，这些模拟涵盖了质量比和总质量的范围。我们一般发现，合并残留物的时间尺度上的小时，朝向球形状态的发展，即使一个显着的一部分质量最初旋转支持。粘性演化仅使非常少量的质量$(< 10^{-5} M_\odot)$解束缚。粘性加热导致我们用He WD研究的一些系统第二次达到接近动态燃烧的条件。因此，合并后的粘性相有可能在某些WD合并中触发He包层的爆炸，可能通过双爆炸方案产生Ia型超新星。我们的计算为研究WD合并残留物的长期热演化提供了合适的初始条件。这对于理解WD合并是Ia型超新星、中子星、北冕座R星和其他现象的祖先是很重要的。
2012-11-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Local Simulations of Instabilities Driven by Composition Gradients in the ICM
氦在星系团中的团内介质（ICM）中的分布由于等离子体温度很高而没有得到很好的限制。因此，等离子体通常被认为是均匀的。然而，不均匀的氦分布可能导致测量关键簇参数时的偏差。这激发了一维模型的发展ICM成分假设的影响，磁场可以参数化或忽略。这种非等温团簇模型表明，氦可以沉积在团簇的核心，导致浓度峰值偏离团簇中心。最近已被证明是线性不稳定时，磁化等离子体的弱碰撞字符被认为是。在本文中，我们提出了一个修改后的版本的MHD程序雅典娜，这使得它有可能演变的弱碰撞等离子体受到引力场和分层的温度和成分。我们彻底测试了我们的实现，并确认了与几个分析结果的良好一致性。为了隔离的组合物的影响，在这个初步的研究中，我们把注意力集中在等温等离子体。我们表明，等离子体不稳定性，喂养的成分梯度，可以诱导湍流混合和饱和的重新安排磁场线和减轻成分梯度。随着半径增加的成分分布导致不稳定性，通过将平均磁场倾角驱动到大致$45^{\circ}$而使不稳定性饱和。我们推测，这种效果可能会减轻在均匀设置中观察到的核心绝缘，与相关的冷却流问题的潜在后果。
2020-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Plasma-photon interaction in curved spacetime II: collisions, thermal corrections, and superradiant instabilities
受电磁场约束由于等离子体附近的吸积黑洞，我们继续我们的探索的线性动力学的电磁场在弯曲的时空中传播的等离子体的存在，包括三个影响，被忽略在我们以前的分析：碰撞等离子体，热修正，和角动量的背景黑洞时空。我们证明：（i）等离子体驱动的长寿命模在碰撞等离子体中存在，除非碰撞时间尺度小得不切实际;（ii）可能与黑洞周围的吸积盘有关的热效应不影响轴向长寿命模;（iii）在自旋黑洞的情况下，等离子体驱动的模在线性水平上变得超辐射不稳定;（iv）由于等离子体的共振性质，小频率区域中的极性扇区允许反射点。耗散效应，如吸收，等离子体波的形成和非线性动力学在这个共振点附近起着至关重要的作用。
2021-07-02 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Collisions and collective flavor conversion: Integrating out the fast dynamics
本文提出一种新方法，利用碰撞慢于中微子折射的尺度层级关系，推导出慢动力学方程，简化致密天体环境中集体味转换的描述，并定性理解碰撞或快不稳定性饱和后系统的最终状态。
2024-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrino flavor instabilities intermediate between slow and fast
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文研究超新星和中子星合并中混合型中微子味不稳定性，通过二维相图分析增长率谱，发现临界曲线及最快增长模式的相变，旨在理解自然中实际发生的味不稳定性。
2026-10-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
High-energy emission as signature of magnetic field amplification in Neutron Star Mergers
中子中子星系统的合并被认为是短伽马射线暴（sGRB）的中心引擎。对于合并过程，模拟预测，磁场被放大超过磁场强度的开尔文-亥姆霍兹不稳定性。大面积望远镜（LAT），爆发已被检测到，显示出一个时间上的扩展组件与一个短暂的峰值在提示阶段结束时一致。我们表明，这些LAT组件的sGRB的存在下，可以提供磁场放大的证据，在中子星合并。
2017-01-05 astro-ph.HE
Neutrino Flavor Transformation in Neutron Star Mergers
本研究首次开展纳入中子星并合中多种成因中微子味转换的数值相对论模拟，发现味转换会影响并合遗迹的组成结构及引力波信号，还会显著影响抛射物组成与核合成产额。
2025-08-01 astro-ph.HE gr-qc
Thermal and Magnetic effects on Bulk Viscosity in Binary Neutron Star Mergers
Inter University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天文学与天体物理中心）；Physics Department, Washington University（华盛顿大学物理系）；School of Mathematical Sciences and STAG research centre, University of Southampton（南安普顿大学数学科学学院及STAG研究中心）
本文研究了二元中子星并合过程中热和磁场对体积分黏性的影响，通过改进的相空间积分方法，考虑了碰撞展宽（修改Urca）贡献，并探讨了磁场对中微子透明区域中味平衡条件和并合后密度振荡的粘滞耗散的影响。
2026-05-21 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Asymptotic-state prediction for fast flavor transformation in neutron star mergers
本研究针对中子星合并中的快速中微子味转换，提出并测试了新的三维解析模型和机器学习模型，用于预测渐近态，其中多维解析模型在准确性和泛化性上表现最佳。
2025-05-23 astro-ph.HE
The Spin Evolution of Fast-Rotating, Magnetized Super-Chandrasekhar White Dwarfs in the Aftermath of White Dwarf Mergers
两颗白矮星合并后残留物的演化至今仍是一个悬而未决的问题。此外，很少有研究讨论残骸是质量大于钱德拉塞卡极限质量的磁性白矮星的情况。角动量的损失可能会使合并的残余物达到适合发展热核爆炸的物理条件。或者，残余物可能倾向于重力或旋转不稳定性，这取决于合并后达到的初始条件。偶极磁制动是可以驱动这种角动量损失的机制之一。然而，这些损耗发生的时间尺度取决于几个参数，如磁场的强度。此外，合并留下了一个环绕的开普勒圆盘，可以被新形成的白矮星吸积。在这里，我们计算合并后的超磁白矮星磁化的演变，考虑到所有相关的物理过程。这些包括作用在恒星上的磁力矩，开普勒盘的吸积，穿过盘的磁场线，以及白矮星核心的热演化。我们发现，中央残留物可以达到适合发展热核爆炸的条件之前，其他不稳定性（如逆β衰变不稳定性或长期轴对称不稳定性）达到，这反而会导致引力坍缩的磁化残留物。
2018-04-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Flares, jets and quasi-periodic outbursts from neutron star merger remnants
通过含亚格子发电机的数值相对论模拟，研究发现强磁化HMNS并合早期可产生准周期电磁耀发与轻度相对论喷流，或解释SGRB前兆及其千赫兹子结构。
2023-04-05 astro-ph.HE
PIC Simulations of Continuously Driven Mirror and Ion Cyclotron Instabilities in High Beta Astrophysical and Heliospheric Plasmas
我们使用粒子模拟（PIC）来研究离子速度空间不稳定性在一个理想化的问题，其中的背景速度剪切连续放大的磁场的非线性演化。我们模拟的天体物理学相关的制度，剪切时间尺度是长的离子回旋周期相比，等离子体β是~ 1-100。在我们的计算中，背景场放大是为了模拟湍流波动或MHD尺度不稳定性等过程。场放大持续驱动压力各向异性，垂直压力大于平行压力，并且等离子体变得不稳定到镜像和离子回旋不稳定性。在所有情况下，非线性状态是占主导地位的镜像不稳定性，而不是离子回旋不稳定性，和等离子体压力各向异性饱和的线性镜像不稳定性的阈值附近。磁场波动最初经历指数增长，但在长期阶段中饱和，其中波动在与背景磁场相同的时间尺度上增长（长期阶段中δB约为0.3<B>）。在早期，离子磁矩是很好的守恒的，但是一旦波动幅度超过δB ~ 0.1<B>，磁矩就不再守恒，而是在与平均磁场的时间尺度相当的时间尺度上变化。我们讨论了低碰撞天体物理等离子体，包括近地太阳风和低光度吸积盘周围的黑洞的影响，我们的结果。
2015-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
On Helium Mixing in Quasi-global Simulations of the Intracluster Medium
假设一个空间均匀的氦分布在集群内的介质可能会导致偏见的关键集群参数的估计，如果成分梯度存在。不幸的是，星系团中氦的浓度分布不能直接观测到。目前解决假定的沉积模型是一维的，并以粗略的方式参数化磁场的存在，忽略了弱碰撞，磁化介质的性质。当考虑这些影响时，各种各样的不稳定性可以在等离子体动力学中起重要作用。在最近的一系列论文中，我们已经开发了这些不稳定性的局部线性理论，并使用修改后的Athena解决了它们的非线性发展。在这里，我们扩展了我们的研究，通过开发一个准全球性的方法，我们用来模拟氦的混合所引起的热通量驱动的浮力不稳定性（HBI）和磁热不稳定性（MTI），其中饲料的热梯度和成分梯度的概括。在ICM的内部区域中，混合可以在少数陀螺上发生，之后平均磁场倾斜角为$\sim 45^{\circ}$，导致平均斯皮策参数比均匀模拟中获得的值高约20%。在星团外围，由于梯度较浅，不稳定性的效率相当低。这表明，集群核心的成分梯度可能比一维模型预测的要浅。更多的定量陈述需要更精细的模型，这些模型可以包含驱动沉积过程的物理学，同时考虑等离子体的弱碰撞性质。
2020-06-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast magnetic field amplification in the early Universe: growth of collisionless plasma instabilities in turbulent media
在这项工作中，我们报告的宇宙磁场放大由于碰撞等离子体不稳定性的数值研究。无碰撞磁流体动力学方程推导帐户的压力各向异性，导致在特定条件下，消防水龙带和镜像不稳定性。我们研究了在这种不稳定性的影响下，湍流中种子场的时间演化。给出了磁场随时间演化的近似解析解。数值模拟和分析预测进行了比较。我们发现：（1）磁场的放大作用在水龙带不稳定湍流区是有效的，而在镜像不稳定模型中则不是有效的;（2）磁能密度的增长速率比湍流发电机快得多;（3）有效的放大作用发生在小尺度上。通过数值模拟证实了生长时间尺度与压力各向异性比之间的相关性的解析预测。这些结果加强了这样一种观点，即压力各向异性-在湍流无碰撞介质中自然驱动，例如星系际介质-可以有效地放大早期宇宙（后重组时代）的磁场，在第一个大尺度引力结构崩溃之前。这种机制虽然对于小尺度场（$\sim$ kpc尺度）是快速的，但是不能在大尺度下提供相对强的磁场。此处未考虑的其他机制（例如，一旦不稳定性被淬灭，碰撞湍流，速度剪切，或引力诱导的气体流入星系和星系团）可以在之后的长期演化中建立大尺度相干场结构。
2015-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.flu-dyn
PIC Simulations of Velocity-Space Instabilities in a Decreasing Magnetic Field: Viscosity and Thermal Conduction
本文采用粒子模拟方法（PIC），模拟了背景磁场逐渐减小的无碰撞电子-离子等离子体，研究了速度-空间不稳定性对等离子体粘性加热和热传导的影响。如果$B$减小，则磁矩的绝热不变性引起具有$p_{||,j} > p_{\perp,j}$的压力各向异性（$p_{||,j}$和$p_{\perp,j}$表示平行于和垂直于磁场的物质$j$（$=i$或$e$）的压力）。线性理论表明，对于足够大的各向异性，可以触发不同的速度空间不稳定性。这些不稳定性，增长规模相当于电子和离子拉莫尔半径，原则上有能力俯仰角散射粒子，限制增长的各向异性。我们的PIC模拟集中在非线性，饱和制度的不稳定性。这是通过在等离子体中施加剪切而使磁场永久减小来实现的。结果表明，在$2 \lesssim β_j \lesssim 20$（$β_j \equiv 8πp_j/B^2$）区，离子和电子的饱和压力各向异性受斜离子流（OIF）和快磁声/哨声（FM/W）不稳定性的共同影响.这些不稳定性优先在离子拉莫尔半径尺度上增长，并使离子和电子压力各向异性几乎相等：$Δp_e/p_{||,e} \approx Δp_i/p_{||,i}$（其中$Δp_j=p_{\perp,j} - p_{||,j}$）。我们还通过直接计算电子沿平均磁场的平均自由程来量化等离子体的热传导，我们发现这强烈依赖于$B$是否减小或增加。我们的结果可以应用于低碰撞…
2018-02-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
High-Energy Neutrino Emission from White Dwarf Mergers
两颗白矮星的合并预计会产生一个被碎片盘包围的中心快速旋转的核心，其中磁旋转不稳定性会产生热磁化日冕和磁化外流。通过重联的磁能耗散可能导致膨胀物质中的宇宙射线加速，这将导致高能中微子。我们讨论了利用这些中微子信号探测外流动力学、磁能量耗散率和宇宙线加速效率的可能性。重要的是，伴随而来的高能伽马射线由于大的光学深度而被吸收在这些源中，因此这些中微子源可以被视为隐藏的宇宙射线加速器，这与费米-LAT无法检测到伽马射线是一致的。虽然宇宙射线的产生率是高度不确定的，但如果它达到$\sim10^{45}\,\rm erg\,Mpc^{-3}\,yr^{-1}$，扩散的中微子通量可能会对冰立方的观测做出很大的贡献。我们还评估了观察单个合并事件的前景，这为将来测试此类来源提供了一种手段。
2016-09-15 astro-ph.HE
Axisymmetric hydrodynamics in numerical relativity: treating coordinate singularity, artificial heating and modeling MHD instabilities
针对双中子星并合残骸的轴对称模拟，提出一种保持磁通守恒且避免坐标奇异性的新方案，结合平滑性与守恒性，并改进熵演化去除人工加热及有效粘性建模，提升长期演化真实性。
2025-10-15 astro-ph.HE gr-qc
General-Relativistic Large-Eddy Simulations of Binary Neutron Star Mergers
由于磁流体动力学不稳定性在尺度太小而无法在模拟中解决，预计双中子星（NS）合并残留物内的流动是湍流的。为了研究这些不稳定性的大尺度影响，我们开发了一种新的形式主义，基于大涡模拟技术，在广义相对论亚网格尺度湍流输运的建模。我们首次将其应用于两个NS的后期螺旋和合并的模拟。我们发现，湍流可以显着影响合并残留物的结构和生存时间，以及它的引力波（GW）和中微子的排放。前者将与合并中子星的GW观测有关。后者将影响由合并驱动的外流的组成，并可能影响其核合成产额。黑洞形成后的吸积速率也会受到影响。然而，我们发现，对于湍流混合效率的最可能的值，这些影响是相对较小的，GW信号只会受到湍流的微弱影响。因此，我们的模拟提供了所有现有的合并后GW模型的第一次验证。
2017-03-06 astro-ph.HE gr-qc
Linear Instabilities Driven by Differential Rotation in Very Weakly Magnetized Plasmas
我们研究了弱磁化差分旋转等离子体在无碰撞动力学理论和Braginskii的碰撞，磁化等离子体理论的线性稳定性。我们专注于非常弱的磁化极限，这对于理解天体物理磁场如何产生和在高红移下被放大是很重要的。我们表明，流体理论的单一不稳定性-磁张力介导的磁旋转不稳定性-被两个不同的不稳定性，一个与离子和一个与电子。每一种都有不同的方式来利用差动旋转的自由能。离子不稳定性是由有限离子回旋频率（回旋粘度）引起的跨磁场线的动量粘性传输驱动的;增长最快的模式的波长明显长于MHD和Hall MHD预测。电子不稳定性是由微分旋转产生的温度各向异性驱动的哨声模式;生长时间可以比旋转周期短几个数量级。电子不稳定性是更广泛的一类不稳定性的一个例子，这些不稳定性通过它们产生的温度各向异性进入微分旋转或剪切的自由能。我们简要地讨论了我们的结果的应用，平面剪切流的稳定性，并表明，这种流动是线性超稳定的流体陀螺粘度的存在。我们还简要地描述了我们的结果的影响磁场放大的高红移星系的维里化晕。
2014-12-02 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Modeling transport in weakly collisional plasmas using thermodynamic forcing
University of Oxford（牛津大学）
本文提出热力学强迫方法，通过在粒子模拟中施加异常力来模拟宏观梯度引起的各向异性，从而系统研究弱碰撞等离子体中的动量、能量和磁场输运，并发现多自由能源存在时饱和机制可能不同。
2026-06-02 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
A Parameter Space Exploration of Galaxy Cluster Mergers I: Gas Mixing and the Generation of Cluster Entropy
我们提出了一个高分辨率的绝热双星星系团合并的FLASH模拟。这些是迄今为止使用AMR网格为基础的代码与欧拉流体动力学的最高分辨率的模拟。在这一系列的第一篇论文中，我们研究了合并对热的团内气体熵的影响，特别是关于合并加热和破坏团簇“冷核”的能力。“我们发现，与最近的工作一致，在基于网格的代码中得到很好解决的流体不稳定性的影响是显着混合两个集群的气体，并显着增加最终合并残余物的气体熵。这一结果是在初始质量比和碰撞参量范围内的合并的特征。与此相一致，我们发现，与随机运动相关的动能在我们的合并残留物中较高，这些残留物具有高熵层，表明运动有效地混合了气体，并加热了具有初始高熵的气体的团簇核心。我们研究的影响，这一结果的维护高熵地板中心的星系团和推导的暗物质的X射线发射气体的热性质。
2011-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
A comparison of momentum transport models for numerical relativity
非真空数值相对论的主要问题，紧凑的二进制合并和恒星坍缩，涉及磁流体不稳定性和湍流，使动能在小尺度的平均影响，在大尺度驱动长期的演变。这些效应中值得注意的是动量传输。我们调查了两个模型的这种传输效应，相对论性的Navier-Stokes系统和湍流平均应力模型，这是类似的所有处方，已被尝试到目前为止治疗亚网格效应的二进制中子星合并及其后果。我们的研究涉及稳定性分析和数值实验的恒星和磁盘系统。我们也开始调查粒子和热输运后合并模拟的影响。我们发现，正确处理湍流加热可以避免非物理不稳定性是很重要的。在这种适当的处理下，差动旋转恒星的演化和圆盘的吸积率对处方的选择是不敏感的。然而，即使对于相同的有效粘性强度，盘流出也可能对方法的选择敏感。我们还考虑了在吸积盘的演变中的涡动扩散的影响，并表明它可以有趣地影响流出物的组成。
2020-12-14 astro-ph.HE gr-qc
Formation of Stable Magnetars from Binary Neutron Star Mergers
通过对二元中子星合并进行完全广义相对论磁流体动力学模拟，我们研究了合并的最终结果是稳定磁星的可能性。特别地，我们证明了对于由两个等质量中子星（NS）组成的双星系统，在高密度下，当两个NS的引力质量为引力质量M~1.2 Msun，状态方程与Shen等人的相似时，合并产物是稳定的NS.我们发现这样的NS是差速旋转的，并且是超自旋的，自旋参数J/M^2约为0.86，其中J是它的总角动量，它被一个约为0.1兆太阳的圆盘所包围。虽然在我们的全球模拟中，磁场被放大了大约两个数量级，但局部模拟表明，流体动力学不稳定性和磁旋转不稳定性的开始可能进一步将磁场强度增加到磁星水平。这导致了一个有趣的可能性，对于某些NS合并，一个稳定的磁化NS周围的吸积盘可以形成。我们讨论了这些新的结果的电磁对应物的引力波信号的发射和短伽马射线暴的中央引擎的影响。
2013-06-25 astro-ph.HE gr-qc
Numerical-relativity simulations of long-lived remnants of binary neutron star mergers
我们分析了双中子星系统合并后，当残余物存活超过80 ms（最多140 ms）时所发射的引力波信号的性质。我们采用四个不同的分段多方状态方程补充的理想流体热分量。我们发现，合并后的阶段可以细分为三个阶段：早期合并后的阶段（四极模式和一些次主导功能是活跃的），中间合并后的阶段（只有四极模式是活跃的）和后期合并后的阶段（对流不稳定触发惯性模式）。惯性模式的频率略小于四极模式。在一个模型中，我们发现了一个有趣的协会的四极模式的共转的部分明星与复苏的幅度。在合并后的后期阶段，惯性模式的引力波发射集中在一个狭窄的频率区域，并有可能被计划中的第三代探测器探测到。这使得不仅可以探测状态方程的冷部分，还可以探测它对有限温度的依赖性。鉴于这些结果，研究不同类型的粘性对双中子星合并残留物中惯性模潜在激发的影响将是重要的。
2020-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Nonlinear mirror instability
磁场强度的缓慢动态变化和粒子磁矩的不变性，在弱碰撞、磁化的天体物理等离子体中产生了普遍存在的压力各向异性。这使得它们不稳定的快速，小规模的镜像和消防水龙带不稳定性，这是能够施加反馈的宏观动力学系统。通过一个新的渐近理论的早期非线性演化的镜像不稳定性在等离子体受到缓慢剪切或压缩，我们表明，不稳定性不饱和准线性稳定，低振幅水平。相反，在小尺度的镜子中捕获的粒子导致非线性长期增长的磁扰动，$δB/B \propto t^{2/3}$。我们的理论解释了最近的无碰撞模拟结果，提供了一个预测的镜像演化在弱碰撞等离子体中，并建立了一个理论的非线性镜动力学与捕获，有效的$δB/B =O(1)$的基础。
2014-07-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
