超相对论性喷流的模拟研究——II. FR-II 喷流的结构与动力学
高能天体物理现象
2021-11-03 v2
摘要
我们通过三维相对论流体动力学（RHD）模拟，研究了注入星系团介质（ICM）中的超相对论性喷流的结构以及相关的流动动力学，如激波、速度剪切和湍流。为此，我们开发了一款高阶精度的 RHD 代码，配备了加权本质无振荡（WENO）格式和真实的状态方程（Seo 等人 2021，论文 I）。利用该代码，我们探索了一组与 FR-II 射电星系相关的参数喷流模型。我们确认喷流的整体形态主要由喷流功率决定，而喷流与背景的密度比和压力比起次要作用。功率更高的喷流传播更快，导致更细长的结构，而功率更低的喷流产生更延展的茧状结构。喷流中的剪切界面在动力学上不稳定，因此发展出带有激波和湍流的混沌结构。我们发现，尽管实际耗散能量在功率更强的喷流中更大，但在功率较弱的喷流中通过激波和湍流耗散的喷流注入能量比例更大。在较低功率喷流中，由于充满激波和湍流的宽阔茧状结构，回流在能量耗散中占主导。相比之下，在较高功率喷流中，回流与喷流脊流对能量耗散都十分重要。我们的结果暗示，在 FR-II 射电星系中，诸如扩散激波加速、剪切加速和随机湍流加速等不同机制可能参与超高能宇宙射线的产生。
关键词
引用
@article{arxiv.2106.04100,
title = {A Simulation Study of Ultra-relativistic Jets -- II. Structures and Dynamics of FR-II Jets},
author = {Jeongbhin Seo and Hyesung Kang and Dongsu Ryu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04100},
year = {2021}
}
备注
27 pages, 16 figures, accepted for publication in ApJ