动力学磁旋转不稳定性中由压力各向异性引起的非线性效应

在无碰撞和弱碰撞等离子体（例如流向致密天体的热吸积流）中，磁旋转不稳定性（MRI）可能与标准（碰撞）MRI 显著不同。特别是，相对于局部磁场方向的压力各向异性不仅可以改变线性 MRI 色散关系，还可以引起模式结构和增长率非线性改变，即使磁场和流场扰动很小。这项工作研究了 MRI 饱和进入强湍流之前，弱非线性、高离子 beta 区域中由压力各向异性引起的这些非线性效应。我们的目标是更好地理解低碰撞等离子体中 MRI 的饱和与碰撞区域中的饱和可能有何不同。我们关注两个关键效应： 自感应压力各向异性非线性对 MRI 模式演化的直接影响，以及 压力各向异性对被怀疑导致模式破裂成湍流的“寄生不稳定性”的影响。我们的主要结论是： 镜像不稳定性以这样的方式调节压力各向异性，使得无碰撞等离子体中的线性 MRI 在模式幅度大于背景场时成为一个近似的非线性解（正如在 MHD 中一样）。这意味着无碰撞和碰撞 MRI 之间的差异在大振幅时变得不重要。 大振幅 MRI 模式通过寄生不稳定性破裂成湍流的过程在无碰撞和碰撞等离子体中是相似的。综合来看，这些结论表明，无碰撞等离子体中走向磁旋转湍流的途径可能与碰撞等离子体中的途径相似，正如最近的动力学模拟所表明的那样。作为这些发现的补充，我们为未来磁旋转湍流的动力学模拟设计提供了指导。