磁旋转不稳定性湍流中的磁通量集中与带状流

吸积盘可能贯穿有外部垂直磁通量，这通过磁旋转不稳定性 (MRI) 增强了湍流水平。利用剪切盒模拟，我们发现这种外部磁通量也强烈增强了称为带状流的带状径向密度变化的幅度。此外，我们报告垂直磁通量强烈集中于带状流的低密度区域。在某些情况下，低密度区域的平均垂直磁场可增加一倍以上，而高密度区域则减少至接近零。在理想 MHD 中，磁通量集中的尺度可达几个盘标高。在具有强双极扩散的非理想 MHD 机制中，磁通量集中到某些增强水平的薄轴对称壳层中，其尺寸通常小于半个标高。我们表明，磁通量集中与 MRI 湍流的磁扩散率是各向异性的这一事实密切相关。除了传统的类欧姆湍流电阻率外，我们发现垂直速度与水平磁场涨落之间存在相关性，产生了一个平均电场，其作用是对垂直磁通量进行反扩散。这种各向异性湍流扩散率与霍尔效应具有类比性，并可能对吸积盘中的磁通量传输产生重要影响。磁通量集中的物理起源可能与通道流的发展随后的磁重联有关，后者作用是降低局部区域的质量通量比。增强的带状流与磁通量集中的关联可能导致原行星盘中出现全局压力凸起，有助于捕获尘埃颗粒并促进行星形成。