短γ暴喷流中的磁化耗能. I. 磁性相对论海森方程在模型环境中的演化
高能天体物理现象
2024-11-01 v3
摘要
短γ暴源自于双中子星合并后遗迹中喷流的出现. 喷流与遗迹均被认为具有强磁化特性, 磁场的存在已知会影响喷流在周围后合并环境中的传播. 在喷流与环境之间的磁化相互作用中, 来自有限等离子体导电性的效应可能在喷流传播的最初阶段尤为重要. 本文旨在考察这些效应, 从喷流发射到其最终突破后合并环境为止. 我们使用 PLUTO 数值代码进行 2D 轴对称和全 3D 电阻性相对论 MHD 模拟. 考虑并比较不同物理电阻率模型, 这些模型必须尽可能小, 但仍需高于数值电阻值(以免在任何理想 MHD 代码中产生结构不必要的扩散).所有模拟均采用喷流传播环境的轴对称解析模型进行;喷流在真实环境(即从实际双中子星合并模拟导入)中的传播情况将在后续研究中讨论.在 2D 轴对称模拟中, 喷流结构和诱导湍流的差异显而易见.形成与磁场平行的电阻性电场区域, 非热力学粒子加速在此处可能被增强. Ohmic 功耗的水平也取决于各种电阻率配方.大多数差异均源自喷流穿过磁化环境之前,而当喷流进入外部大气后时,尽管网格细化较低, 这些差异在后续传播过程中仍被保留.最后,我们展示并讨论了在相同环境中喷流的 3D 演化,以凸显非轴对称特征的出现.
引用
@article{arxiv.2407.11581,
title = {Magnetic dissipation in short gamma-ray burst jets. I. Resistive relativistic MHD evolution in a model environment},
author = {Giancarlo Mattia and Luca Del Zanna and Andrea Pavan and Riccardo Ciolfi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.11581},
year = {2024}
}
备注
14 pages (+1 appendix), 8 figures (+ 1 appendix), accepted for publication in A&A