引力加速度对超新星驱动的帕克不稳定性的影响

在二维磁流体动力学模拟的框架内，我们探讨了超新星爆炸在磁化分层星际介质中所引发的动力学制动。我们集中注意力于大尺度磁结构和与帕克不稳定性相关的外流的形成。为简化起见，我们仅展示具有固定爆炸能量、对应单个超新星爆炸发生于不同固定引力加速度 $g$ 和不同比热比的宇宙星系中的模型。我们表明，一般情况下，根据这两个参数，可能出现三种不同的制动：a) 在时间尺度远大于星系旋转周期的情况下，帕克不稳定性缓慢增长，适用于较小的 $g$；b) 帕克不稳定性大约在旋转周期内增长，当比热比大于1时，伴随着由爆炸产生的外流，适用于中等 $g$；c) 快速增长的不稳定性和强烈的喷流，适用于较大的 $g$。通过数值模拟和解析估计，我们表明爆炸能量和引力加速度分离这三种制动的尺度关系在二维情况下为 $Eg^2\sim$ 常数。在三维情况下，我们预计这一尺度定律为 $Eg^3\sim$ 常数。我们的模拟进一步表明，单个超新星爆炸可导致盘内多个帕克环的增长，以及 halo 中大尺度磁场环的增长，水平扩展至 2-3 kpc，垂直上升至约 3 kpc，位于盘中平面的上方。