弱随机磁场中快速磁重联的数值检验

我们利用三维数值模拟研究湍流对磁重联的影响。这是首次尝试检验Lazarian & Vishniac (1999)提出的弱湍流存在下快速磁重联模型。该模型预测，普遍存在于大多数天体物理系统中的弱湍流，通过减小重联事件的横向尺度并允许多个独立磁通重联事件同时发生，从而提高重联速率。结果，重联速度变得与欧姆电阻率无关，而由湍流引起的磁力线随机游走决定。为量化重联速度，我们使用了直观定义（即重联磁通流入速度）以及基于形式推导解析表达式的更复杂定义。我们的结果证实了Lazarian & Vishniac模型的预测。特别地，我们发现V_rec ∝ P_inj^(1/2)，与模型预测一致。对于某些模型，重联速度对注入尺度的依赖性略弱于预期，即l^(3/4)而非预测的线性依赖，这可能需要对模型进行一些修正，或归因于激发区域有限尺寸等效应。重联速度被发现取决于磁力线随机游走的预期速率，而非导向场的强度。在我们的模型中，当导向场强度与重联分量相当时，未观察到对导向场的依赖性。更重要的是，在无湍流情况下，我们成功复现了Sweet-Parker重联标度律；而在有湍流情况下，我们未观察到对欧姆电阻率的任何依赖性，证实了我们的重联是快速的。