超新星通过小尺度不稳定性驱动大尺度不可压缩湍流

我们星系中湍流的来源可能是多样的，但仅核心坍缩超新星 (SNe) 就提供了足够的能量，以在观测到的速度弥散下维持稳态的星系湍流级联。通过对 Beattie 等人 2025 年的高分辨率超新星驱动星系盘截出模拟中的超新星遗迹 (SNRs) 进行定位和分析，我展示了孤立的 SNRs 通过局部在不稳定接触不连续面处的斜压涡度产生来引发不可压缩湍流。通过褶皱的球谐功率谱，我提供了证据表明这一过程是由壳层上的表面不稳定性和二维湍流播种的，它们使界面发生褶皱和折叠，成为模拟中斜压性的最强来源。我提出了一个斜压馈送的不可压缩模式（共）谱的解析关系，该关系与模拟 SNRs 中观测到的相匹配，并揭示了驱动湍流的 $\propto k^{3/4}$ 谱。我表明涡旋拉伸允许模式从接触不连续面脱落进入周围介质，并推导了这一过程的时间尺度判据，揭示了半径接近冷却半径的年轻 SNRs 在辐射湍流方面是高效的。不稳定层在 SNRs 内部局部产生 $\propto k^{-3/2}$ 的不可压缩模式谱。通过 Beattie 等人 2025 年揭示的逆级联机制，这开启了 $k^{-3/2}$ 谱（源于不稳定层中的褶皱折叠）将其自身印记在千秒差距尺度上的可能性，从而将层中的小尺度结构与大尺度不可压缩湍流级联联系起来。