成分梯度对受剪切与转动修正的磁热不稳定性的影响

我们将星系团介质建模为弱碰撞等离子体，其为氢、氦离子与自由电子的二元混合物。当由于氦沉降导致等离子体的平均分子量（或等价地，成分或氦离子浓度）梯度不可忽略时，它会对热对流不稳定性的稳定性判据产生显著影响，例如热流-浮力不稳定性与磁热不稳定性（MTI）。这些不稳定性是优先沿磁场线发生的各向异性热传导的结果。在本文中，在不忽略磁张力的情况下，我们首先给出成分梯度修正 MTI 发生的数学判据。随后，我们放宽等离子体静止这一常被采用的平衡态假设，假定等离子体处于可能由较差转动引起的剪切态。我们讨论了浓度梯度如何影响 Kelvin--Helmholtz 不稳定性与 MTI 之间的耦合，从而使等离子体失稳或稳定。我们通过处理物理变量——温度、平均分子量、密度与磁场——在跨越边界时由一常数值不连续地变为另一常数值的锐边界情形，推导了精确的稳定性判据。最后，我们对同时具有热分层与成分分层的较差转动等离子体情形进行了线性稳定性分析。通过假设轴对称扰动，我们找到了相应的色散关系以及决定修正 MTI 发生的显式数学表达式。