星系盘中宇宙射线驱动的发电机：参数研究
天体物理学
2015-05-13 v1
摘要
我们提出了一项关于星际介质 (ISM) 中由宇宙射线驱动的磁流体动力学发电机的参数研究，重点关注磁场放大的效率以及磁场、动能和宇宙射线 (CR) 能量之间的能量均分问题。我们使用 ZEUS-3D 代码的扩展版本，在剪切盒近似下并考虑欧姆电阻率、潮汐力和垂直盘引力的存在，对 ISM 进行了数值 CR-MHD 模拟。CR 在随机分布的超新星 (SN) 遗迹中被提供，并由包含各向异性扩散张量的扩散-平流方程描述。方位角磁通量和总磁能根据模型参数的特定选择而被放大。我们发现，磁场放大最有利的条件对应于量级为 的磁扩散率、接近银河系观测值的 SN 速率、对应于旋臂的周期性 SN 活动以及高度各向异性且沿场排列的 CR 扩散。在跨越真实值 10% 至 100% 的范围内，磁场放大速率对 SN 速率的量级相对不敏感。在最有利条件下，磁场放大的时间尺度为 150 Myr，此时星系中心半径为 5 kpc。最终的磁场能量在气体动能的均分值附近波动。与预期的均分相反，在所有模型中，CR 能量超过均分值至少一个数量级。我们推测，宇宙射线的过量可归因于剪切盒不允许宇宙射线沿水平磁场离开系统这一事实。
引用
@article{arxiv.0812.3906,
title = {Cosmic ray driven dynamo in galactic disks. A parameter study},
author = {Michał Hanasz and Katarzyna Otmianowska-Mazur and Grzegorz Kowal and Harald Lesch},
journal= {arXiv preprint arXiv:0812.3906},
year = {2015}
}
备注
12 papges, 11 figures, accepted for publication in Astronomy and Astrophysics