相对论喷流中电流驱动不稳定性空间增长

我们通过三维相对论磁流体动力学模拟，研究了速度剪切和径向密度分布对螺旋磁化相对论喷流中电流驱动扭曲不稳定性空间发展的影响。在本研究中，我们使用非周期性计算域，喷流流场最初横跨计算网格建立，入口处的进动扰动触发扭曲不稳定性的增长。如果速度剪切半径位于螺旋磁场的特征半径之内，随着扰动沿喷流向下游传播，会激发出一种静态的、非传播的电流驱动扭曲模。时间上的增长会在距入口不远处破坏横跨计算网格的初始流场。另一方面，如果速度剪切半径位于螺旋磁场的特征半径之外，扭曲模会随流平流并沿喷流向下游在空间上增长。在这种情况下，流场得以维持到距入口更远的距离。不同径向密度分布的影响更为微妙。当密度随半径增加时，扭曲模似乎在模拟结束时达到饱和，而未出现明显的螺旋扭转破坏。这种行为表明，由稀薄喷注核心被具有速度剪切半径且该半径大于最大环向磁场半径的较密介质所包围的相对论喷流，具有相对稳定的构型。