旋转恒星内部 Tayler 不稳定的磁流体力学模拟

Tayler 不稳定性是一种重要但研究甚少、可能发生于恒星内部的磁流体力学不稳定性。其非线性饱和过程尚不清楚，并对恒星辐射区的发电机作用和角动量输运具有关键影响。我们在柱坐标系下进行了 Tayler 不稳定性的三维 MHD 模拟，包含了强浮力和科里奥利力，以符合真实旋转恒星中的物理情形。该不稳定性的线性增长以主导的 $m=1$ 振荡为特征，其增长率大致符合解析预期。不稳定性的非线性饱和似乎由次级剪切不稳定性引起，并伴随流动形态的改变。然而我们认为，在真实恒星中，由于尺度分离大于我们模拟所能达到的范围，非线性饱和很可能通过其他机制发生。我们还观测到通过轴对称极向磁场放大而产生的发电机作用，这表明 Tayler 不稳定性可能对演化恒星辐射区的磁场生成与角动量输运十分重要。