磁化宇宙等离子体的磁流体动力学：消防软管不稳定性与回旋热不稳定性

磁化弱碰撞宇宙等离子体中的全局动力学和湍流均由一般磁流体方程描述，该方程包含压力各向异性和热通量，这些量必须从微观等离子体动理论计算得出。研究表明，即使不对压力各向异性或热通量进行详细计算，宏观尺度动力学通常也会对微观尺度的阿尔芬极化涨落不稳定。详细考虑了两种不稳定性：平行消防软管不稳定性（包括决定最快增长模式的有限拉莫尔半径效应）和回旋热不稳定性（GTI）。后者是一项新结果——研究表明，即使不存在消防软管不稳定性所需的负压力各向异性，平行离子热通量也会使阿尔芬极化涨落失稳。主要结论是，压力各向异性和热通量都会触发等离子体微观不稳定性，因此它们的值很可能由这些不稳定性的非线性演化决定。讨论了理解这种非线性演化的思路。论证了宇宙等离子体通常将是“三尺度系统”，包括全局动力学、中尺度湍流和微观尺度等离子体涨落。考虑了星系团冷核的天体物理学实例，并指出观测表明星系团中的湍流处于相对于等离子体微观不稳定性的边缘状态，因此正是等离子体微观物理学可能决定了星系团内介质的加热和传导特性。特别地，推导了GTI所隐含的温度涨落尺度的下界。