湍流发电机驱动磁场放大期间星系团内介质的有效粘度

星系团容纳着高温、弥散等离子体，其粘度和磁场放大机制尚不明确。天体物理等离子体通常用磁流体力学（MHD）建模，但星系团内介质（ICM）等环境中的低碰撞率阻碍了热力学平衡，导致压力各向异性和高粘度。以热压力为主的$\beta$值高的等离子体易受不稳定性（如火 hose 不稳定性、镜像不稳定性）影响，这些不稳定性限制各向异性、降低粘度，并 enabling 小尺度湍流发电机驱动的磁场放大。本研究考察了湍流磁场放大期间ICM中粘度的演化。我们进行了带有初始弱均匀磁场的强迫湍流三维MHD模拟。利用CGL-MHD框架，我们纳入了各向异性压力动力学和不稳定性驱动的各向异性限制。我们分析了有效粘度和发电机演化，将结果与Braginskii-MHD和均匀粘度MHD进行比较。结果表明粘度随时间降低，使磁场放大达到与非粘性MHD相似的饱和水平。粘度分布呈双峰形态，反映了（i）碰撞值以及（ii）不稳定区域中与$10^{-4} L_{\rm turb} U_{\rm turb}$成比例的湍流主导值。在饱和时，60%的等离子体保留碰撞粘度。Braginskii-MHD再现了类似的磁场放大和粘度结构。然而，均匀粘度MHD——其中粘度等于饱和CGL-MHD的平均值——未能捕捉湍流惯性范围。这些发现强调了在研究ICM过程（如磁场拓扑、宇宙射线输运和AGN驱动激波）时需要各向异性粘度模型。此外，我们的CGL-MHD和Braginskii-MHD模型与Coma星系团的密度涨落谱吻合良好，进一步证实了其弱碰撞特性。