辐射转矩范式下碳质颗粒的内部与外部对齐
星系天体物理
2023-01-20 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
我们在辐射转矩（RAT）范式下研究星际介质（ISM）中碳质颗粒（包括石墨与氢化无定形碳（HAC））的内部与外部对齐。对于内部对齐（IA），我们发现含氢质子致核顺磁性的 HAC 颗粒可实现高效核弛豫，而 HAC 与石墨颗粒在低-J 与高-J 吸引子处对齐时均可实现高效非弹性弛豫。对于外部对齐，HAC 与石墨颗粒在低-J 吸引子处可沿辐射方向对齐（k-RAT），但因辐射进动受抑，在高-J 吸引子处无法稳定对齐。HAC 的拉莫尔进动相较气体碰撞随机化更慢，故无法沿磁场对齐（B-RAT）。尺寸 a<0.05μm 的小型 HAC 颗粒漂经弥漫 ISM 时，因其快速进动，可在高-J 吸引子处沿感生电场弱对齐（E-RAT）。研究发现核磁性所致顺磁弛豫对 HAC 颗粒低效，因颗粒在高-J 吸引子处转动时核磁化率迅速受抑。我们进而研究典型富 C 渐近巨星分支星 IRC+10216 包层中碳尘的对齐。我们发现低-J 吸引子处对齐的颗粒在内区可经 k-RAT 以错误 IA 发生，而在最外区经 B-RAT 发生。然而，高-J 吸引子处对齐的颗粒因高效非弹性弛豫而经 k-RAT 具正确 IA 对齐。SOFIA/HAWC+ 观测到的朝向 IRC+10216 的偏振图样，可在仅存在低-J 吸引子处颗粒（因 RAT 瓦解移除高-J 吸引子处颗粒）时复现。
引用
@article{arxiv.2301.07832,
title = {Internal and external alignment of carbonaceous grains within the radiative torque paradigm},
author = {Thiem Hoang and Vo Hong Minh Phan and Le Ngoc Tram},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.07832},
year = {2023}
}
备注
24 pages, 15 figures