原子星际介质中的密度-磁场关系

我们展示了旨在研究冷原子星际介质(CNM)中磁场强度 $B$ 与密度 $n$ 之间相关性的数值实验。我们分析了24个磁流体动力学模型，其具有不同的初始磁场强度($B_0=$0.4、2.1、4.2和8.3 $\mu$G)和/或平均密度(2、3和4 cm$^{-3}$)，在受迫与衰减湍流存在下，有或没有自引力，计算域为边长100 pc的立方体。我们的主要发现是：i) 对于再现太阳邻域CNM主要观测物理条件的受迫模拟，所有 $B_0$ 值均发展出 $B$ 与 $n$ 的正相关。ii) 该相关性变得显著时的密度($\lesssim 30$ cm$^{-3}$)依赖于 $B_0$ 但对自引力的存在不敏感。iii) 自引力的效应在可察觉时表现为在高密度处产生较平缓的相关，表明在所研究区间内自引力诱导了沿磁场线的运动。iv) 低马赫数、亚阿尔文数且 $\beta\lesssim 1$ 的CNM的含自引力衰减模型发展出高密度正相关，其斜率与恒定 $\beta(n)$ 一致。v) 低密度CNM为低马赫数、亚阿尔文数且 $\beta>1$ 的衰减模型在中等密度处呈现负相关，随后为高密度正相关。