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磁湍流流体中对抗引力的局部支撑

星系天体物理 2015-06-15 v2

摘要

将气体的积分热压支撑与其引力势能进行比较,会得出引力不稳定性的临界质量尺度,如金斯质量和邦纳 - 埃伯特质量,这些尺度在许多物理系统的分析中起着重要作用,包括数值模拟的启发式方法。然而,在严格的理论意义上,当将金斯质量或邦纳 - 埃伯特质量局部应用于自引力湍流介质中的子结构时,它们并无意义。因此,我们通过一种独立于这些概念的方法,研究了热压、湍流和磁场对抗引力压缩的局部支撑。我们方法的核心是速度场散度的动力学方程。我们对局部压缩率源项(散度的负时间导数)进行了统计分析,对象是在具有零、弱和中等强度平均磁场(由磁压和热压的平均值衡量)的周期盒中进行的受迫自引力湍流模拟。我们还考虑了剪切和压缩对磁场能量的放大作用。由此,我们能够证明,对抗引力的支撑主要由热压涨落主导,尽管磁压也提供了显著的贡献。然而,在高度超声速 regime 下,湍流的净效应是增强压缩而非支撑过密气体,即使涡度非常高。这与磁湍流流体中高度动力学子结构的支撑由无表面应力的体积能量局部维里平衡所决定的观点是不相符的。

关键词

引用

@article{arxiv.1302.4292,
  title  = {Local support against gravity in magneto-turbulent fluids},
  author = {W. Schmidt and D. C. Collins and A. G. Kritsuk},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1302.4292},
  year   = {2015}
}

备注

21 pages, 25 figures, revised version accepted for publication by MNRAS