可压缩 MHD 湍流中的尘埃动力学

我们计算了星际磁流体动力学 (MHD) 湍流引起的尘粒子-尘粒子相对运动。MHD 湍流包括流体运动和磁场波动。虽然流体运动通过湍流阻力加速尘粒子，电磁波动通过共振相互作用加速尘粒子。我们考虑了无压缩 (Alfv\'{e}nic) 和压缩 (快型和慢型) MHD 模式，并使用 Cho 与 Lazarian (2002) 所述的 MHD 湍流描述。针对真实尘粒子电荷和与观察到的星际气体速度分散一致的湍流，包括各种消耗过程的湍流截止，计算了尘粒子相对运动。我们表明，快模式主导尘粒子加速，可使尘粒子达到亚声速速度。尘粒子也被共轨相互作用散射，但与加速相比，对亚Alfv\'{e}nic 速度的尘粒子散射作用较小。由于尘粒子优先受到大俯仰角的加速，亚声速尘粒子将与磁场垂直的长轴方向对齐。我们将湍流引起的尘粒子速度与照射电子发射、辐射压力和 H$_{2}$ 推力引起的速度进行比较。我们表明，对于典型的星际条件，湍流应防止这些机制对小尘粒子和大尘粒子的分离。最后，共轨共振加速必然预先加速尘粒子，再在冲击波中加速。尘粒子在冲击波中的碰撞可能随之而来，导致银河宇宙射线组成中矿物元素富集的现象。