从无碰撞到有碰撞 MRI 的转变

Quataert 等人（2002）的最新计算发现，磁力回旋不稳定（MRI）在无碰撞等离子体中的增长率与使用 MHD 计算的增长率存在显著差异。这在强大的 compact 对象周围的热型流动中可能具有重要意义。本文我们研究了从无碰撞动力学 regime 到有碰撞 MHD regime 的转变，描绘了 MRI 增长率随碰撞性的依赖关系。使用包含 BGK 算子以考虑碰撞效应的磁性等离子体动力学闭合方案。当平均自由路长小于平行波长 $2\pi/k_{\Par}$ 时，MHD 才会发生。对于弱磁场 regime，其中 Alfvén 频率和 MRI 频率 $\omega$ 小于声波频率 $k_{\Par} c_0$，即使 $\omega \ll \nu$，只要碰撞频率 $\nu \ll k_{\Par} c_{0}$，动力学仍然有效地是无碰撞的；对于星际流动，这要求 $\nu \lsim \Omega \sqrt{\beta}$。低碰撞性 regime 不仅会修改 MRI 的增长率，还会引入无碰撞 Landau 或 Barnes 阻尼，这可能对 MRI 的非线性饱和具有重要意义。