可压缩磁流体动力学湍流：模式耦合、尺度关系、各向异性、新范态及其天文学意义

我们进行数值模拟并探讨了可压缩式磁流体动力学（MHD）湍流的尺度和各向异性。我们的研究覆盖气体压力支配（高β）和磁化支配（低β）等不同马赫数下的等离子体。此外，我们报告了超亚卡门斯湍流的结果，并讨论了其与亚卡门斯湍流之间的相似性。我们描述了分离不同磁流体动力学（MHD）模式（慢、快和阿尔芬）的技术，并将其应用于我们的模拟。我们显示，对于高和低β情况，阿尔芬模和慢模显示出柯尼斯谱（指数=-5/3）和尺度相关的格鲁尔希德-斯里达什各向异性，而快模表现出指数为-3/2的谱和各向同性。我们讨论了在不同MHD湍流 regime 下密度涨落的统计特性。我们的发现涉及从宇宙射线传播到伽马射线暴以及星际形成等诸多天文学意义。特别是，我们表明早期研究者报告的湍流快速衰减与MHD湍流中的可压性和模式耦合无关。此外，我们表明磁场强度增强和密度增强在边缘相关。针对部分等离子体星际气体在AU尺度上的密度结构，我们表明我们此前报告的不可压缩流动的新湍流范态在可压缩湍流中仍然存在，因此可能为解释这些神秘结构提供了解释。