模拟建议的分子云中双流体湍流的观测诊断

我们提出了分辨率高达 $512^3$ 的双流体（离子 - 中性）磁流体动力学（MHD）湍流高分辨率模拟。这些模拟是超声速且 mildly sub-Alfvenic 的，符合分子云中存在的条件。此类湍流被认为会影响分子云中的恒星形成过程，因为典型的核形成于与该湍流在离子中的耗散尺度相当的长度尺度上。进行这些模拟的动机是，最近对分子云中同位素谱线的研究发现，中性和离子物种的线宽 - 尺寸关系存在显著差异。本文的目标是利用模拟和解析理论解释这些观测结果，借鉴通过研究单流体湍流获得的类似诊断方法，提出一组新的基于密度的诊断方法，并表明我们的双流体模拟在调和替代恒星形成模型方面发挥着至关重要的作用。依赖于速度的诊断方法与依赖于密度的诊断方法表现出互补性。我们发现，当视线方向垂直于平均磁场时，离子和中性物质的线宽 - 尺寸关系显示出显著差异。这是因为离子中的 MHD 波不同于中性物质中的流体动力学波。我们还发现，当视线方向平行于平均磁场时，离子和中性物质的密度概率分布函数（PDFs）显示出显著差异。这是因为离子中的速度波动倾向于沿磁力线产生柱密度波动。当磁场与视线方向成一定角度时，这两种可观测差异都应可见。这些诊断方法应易于观测者进行检验。本分析假设谱线光学薄，且云内的平均磁场方向均匀。