驱动超声速相对论磁流体动力学湍流的数值模拟

伽马射线暴（GRB）外流模型涉及相对论性热磁化流体中的湍流。为了研究这些条件，我们进行了相对论磁流体动力学（RMHD）湍流的高分辨率三维数值模拟。我们发现，通过磁力线的湍流扭曲和折叠，磁能被放大到总能量密度的百分之几。因此，$\epsilon_B$接近1%的值是自然预期的。我们研究了饱和磁场能量占比对马赫数和相对论温度的依赖关系。然后，我们给出了湍流动能和磁能的功率谱。我们还给出了动能的螺线管（旋度型）和胀缩（散度型）功率谱。我们提出，相对论效应在这些谱分量之间引入了新的耦合。我们最详细探讨的情况是热能与静止质能相等的情况，对应于相对论洛伦兹因子为几的壳层碰撞后的条件。这些条件与内激波模型、晚期余辉阶段、相对论喷流在恒星中传播时边缘的茧状物质，以及中子星与中子星或黑洞伴星的合并有关。我们发现，相对论湍流衰减极快，在一个涡旋的声波穿越时间内就衰减了。因此，除非在伽马射线暴瞬时辐射的整个持续时间内维持持续的湍流驱动，否则用持续的相对论湍流来解释GRB瞬时辐射的变异性是极不受支持的。