超声速等温湍流中的密度方差-马赫数关系
星系天体物理
2015-05-20 v2
摘要
我们研究了超声速等温湍流中密度方差与均方马赫数之间的关系，该关系在近期几个恒星形成过程的解析模型中有所假设。通过一系列使用纯螺线傅里叶模式驱动的超声速流体动力学湍流计算，我们发现，密度对数方差与马赫数平方之间的“标准”关系，即 sigma^2_(ln rho/rhobar)=ln (1+b^2 M^2) 且 b=1/3，在超声速区域直至马赫数至少20时，与数值结果拟合良好，这与先前在较低马赫数下的测定结果相似。虽然直接测量线性密度方差会因有限分辨率效应而被严重低估，但可以通过概率分布函数的对数正态性假设来推断线性密度方差。推断出的与马赫数的关系，即 sigma_(rho/rhobar) ~ b M 且 b=1/3，显著浅于在金牛座分子云和IC5146中观测到的关系（两者均与 b~0.5 一致），这意味着在这些云中，额外的物理过程（如引力）很重要，并且/或者星际介质中的湍流驱动包含显著的压缩分量。磁场并未显著改变这一图景，通常反而会降低测量的方差，从而加剧与观测的差异。
引用
@article{arxiv.1010.3754,
title = {The density variance -- Mach number relation in supersonic, isothermal turbulence},
author = {Daniel J. Price and Christoph Federrath and Christopher M. Brunt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.3754},
year = {2015}
}
备注
5 pages, 4 figures, emulateapj. v2: accepted to ApJL, minor changes only