恒星弓形激波附近湍流的实地研究

恒星弓形激波在各种星际环境中被观测到,并由星际介质(ISM)中气体的条件所塑造。对恒星弓形激波附近湍流密度涨落的实地测量仅能通过少数观测手段实现,包括 H$\alpha$ 发射弓形激波和 Voyager 星际任务(VIM)。在本文中,我们考察了吉他星云(与 PSR B2224$+$65 相关的 H$\alpha$ 弓形激波)周围的密度变化,以及 VIM 在太阳风与 ISM 边界附近探测到的密度变化。1994 至 2006 年间拍摄的高分辨率哈勃空间望远镜吉他星云观测追踪了从数百到数千 au 尺度的密度变化,而 Voyager 1 等离子体波系统进行的 VIM 密度测量限定了从数千米到数十 au 的变化。密度涨落功率谱将吉他星云附近湍流波数谱的振幅限定为 ${\rm log}_{10}C_{\rm n}^2 = -0.8\pm0.2$ m$^{-20/3}$,对于 Voyager 探测的极局部 ISM 为 ${\rm log}_{10}C_{\rm n}^2 = -1.57\pm0.02$ m$^{-20/3}$。从其他四个 H$\alpha$ 弓形激波多历元观测获得的谱振幅也显示出 $C_{\rm n}^2$ 相对于弥漫、温暖电离介质典型值的显著增强,表明这些弓形激波附近的密度涨落可能被与周围介质的激波相互作用放大,或者由偏向于嵌入较密介质中的弓形激波 H$\alpha$ 发射的选择效应所致。