可压缩磁流体湍流的拓扑数据分析与诊断
数据分析、统计与概率
2018-09-12 v1 星系天体物理
摘要
平均场电动力学的预测现在可以使用随机流动和磁场的直接数值模拟来探究。在建模天体物理磁流体（MHD）时，验证此类模拟与观测一致十分重要。该领域的主要挑战之一是确定稳健的定量度量，以比较模拟中发现的结构与从天体物理观测中推断出的结构。一个类似的挑战是对不同模拟的结果进行定量比较。拓扑数据分析提供了一系列技术，包括贝蒂数（Betti numbers）和持续图（persistence diagrams），可用于促进此类比较。在描述这些工具后，我们首先将它们应用于合成随机场，并证明当数据以直接的方式标准化时，某些拓扑度量对大尺度趋势或数据的分辨率不敏感。聚焦于一个特定的天体物理例子，我们将拓扑数据分析应用于银河系湍流星际介质（ISM）的HI观测以及近期随机、强可压缩ISM的MHD模拟。我们强调这些拓扑技术是通用的，可应用于任何复杂的、多维的随机场。
引用
@article{arxiv.1804.04688,
title = {Topological data analysis and diagnostics of compressible MHD turbulence},
author = {Irina Makarenko and Paul Bushby and Andrew Fletcher and Robin Henderson and Nikolay Makarenko and Anvar Shukurov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.04688},
year = {2018}
}
备注
22 pages, 15 figures