具有热梯度和成分梯度的弱碰撞等离子体的稳定性

在过去十年中，大量工作致力于理解温度分层的弱碰撞磁化等离子体的稳定性性质、输运现象和长期演化。这些研究提高了我们对支配星系团内介质 (ICM) 物理的理解，但假设 ICM 是均匀的。然而，如果重元素在星系团内部区域沉降，这可能不是一个好的近似。在本文中，我们分析了在温度和成分上均分层的弱碰撞磁化平面平行大气的稳定性。这使我们能够首次讨论弱碰撞环境中的动力学，其中热传导、动量输运和离子扩散相对于磁场方向是各向异性的。我们表明，取决于温度和平均分子量梯度的相对符号和大小，等离子体可能受到各种不稳定模式的影响，包括对磁热不稳定性 (MTI)、热通量驱动浮力不稳定性 (HBI) 以及先前在均匀介质中研究过的过稳定重力模式的修正。我们讨论了我们的发现对一个氦已沉降的代表性星系团的天体物理含义。我们的发现表明，由 HBI 自然产生的磁场构型所导致的核心绝缘（在均匀介质中该构型对 MTI 是稳定的），如果平均分子量梯度足够陡峭，即 $(\nabla \mu)/\mu > (\nabla T)/T$，则可能得到缓解。这项研究构成了理解 ICM 中磁湍流与重元素扩散之间相互作用的第一步。(摘要节选)