我们从分子云中密度结构与磁场的相对取向中学到了什么？

我们研究了理想磁流体动力学 (MHD) 湍流的条件，这些条件负责分子云 (MCs) 中密度结构（以其梯度 $\vec{\nabla}\rho$ 为特征）与磁场 $\vec{B}$ 之间的相对取向。为此，我们基于 MHD 湍流的输运方程构建了 $\vec{\nabla}\rho$ 与 $\vec{B}$ 之间夹角 $\phi$ 的时间演化表达式。利用该表达式，我们发现 $\vec{\nabla}\rho$ 与 $\vec{B}$ 主要平行 ($\cos\phi=1$) 的配置以及 $\vec{\nabla}\rho$ 与 $\vec{B}$ 主要垂直 ($\cos\phi=0$) 的配置构成了吸引子，即系统倾向于演化为这两种配置之一，且它们比其他配置更具代表性。这一事实可以解释观测中报告的柱密度 $N_H$ 结构与投影磁场取向 $\hat{B}_\perp$ 之间主要的平行或反平行排列。此外，我们发现偏离 $\cos\phi=0$ 配置与汇聚流有关，这在相对强磁场存在的情况下由速度场的散度 $\vec{\nabla}\cdot\vec{v}$ 量化。这可以解释观测到的 $N_H$ 结构与 $\hat{B}_\perp$ 之间相对取向随 MCs 的变化，即从低 $N_H$ 时的主要平行变为最高 $N_H$ 时的主要垂直，这是引力坍缩和/或流汇聚的结果。最后，我们表明，标记观测到的朝向 MCs 的相对取向变化（从低 $N_H$ 时 $N_H$ 与 $\hat{B}_\perp$ 主要平行到最高 $N_H$ 时主要垂直）的密度阈值与磁场强度有关，并构成了确定磁场在 MCs 动力学中作用的关键信息。