磁主导等离子体中的可压缩相对论磁流体动力学湍流及其对强耦合区间的启示
高能天体物理现象
2016-11-09 v2 太阳与恒星天体物理
流体动力学
等离子体物理
摘要
本文通过三维数值模拟，报告了可压缩模式对坡印廷主导等离子体中相对论磁流体动力学（RMHD）湍流的效应。我们遵循 (Cho & Lazarian 2002) 的模式分解程序，将湍流中的涨落分解为 3 种 MHD 模式（快、慢和 Alfvén 模式），并分别分析了它们的能谱和结构函数。我们还分析了可压缩模式能量与 Alfvén 模式能量之比相对于马赫数的关系。我们发现，可压缩模式的占比不仅随 Alfvén 马赫数增加，还随背景磁化强度增加，这表明在坡印廷主导等离子体中，快模式与 Alfvén 模式之间存在强耦合，并出现了 RMHD 湍流的一种新区间，其中快模式与 Alfvén 模式强耦合且无法分离，这与非相对论 MHD 情形不同。这一发现将影响基于 Alfvén 临界平衡湍流假设所获得的粒子加速效率，并将改变由非热电子产生的光子谱。
引用
@article{arxiv.1610.01373,
title = {Compressible Relativistic Magnetohydrodynamic Turbulence in Magnetically-Dominated Plasmas And Implications for A Strong-Coupling Regime},
author = {Makoto Takamoto and Alexandre Lazarian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.01373},
year = {2016}
}
备注
5 pages, 3 figures, accepted for publication in ApJL