天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2025年5月4日
(v1)
,最后修订 2025年5月6日 (此版本, v2)]
标题: 关于辐射扭矩和磁弛豫引起晶粒对齐和破裂的通用理论的研究
标题: Toward A General Theory of Grain Alignment and Disruption by Radiative Torques and Magnetic Relaxation
摘要: 我们将磁增强辐射扭矩(MRAT)对齐理论推广到由无量纲参数$U/(n_{1}T_{2})$描述的一般天体物理环境中,其中$U$表示局部辐射强度,$n_{1}=n_{\rm H}/(10{\rm cm}^{-3})$表示氢密度,$T_{2}=T_{\rm gas}/100{\rm K}$表示气体温度。我们首先推导出产生不同RAT模型和局部条件下高J吸引子所需的临界磁弛豫$\delta_{\rm mag,cri}$,并发现对于更强的辐射场,$\delta_{\rm mag,cri}$必须更大。然后,我们通过数值研究考虑气体碰撞和磁场涨落的情况下,颗粒通过MRAT机制的对齐和旋转破坏。 我们发现,在碰撞主导(CD)区域($U/(n_{1}T_{2})\leq 1$),碰撞和磁场激发可以缓慢地将大颗粒从低-J旋转传输到高-J吸引子,由于磁弛豫引起的各向异性转动(MRATs),在$\sim 10-100$阻尼时间内导致完美的{\it 慢速对齐}。然而,在辐射主导(RD)区域($U/(n_{1}T_{2})>1$),只有部分颗粒能够通过MRATs在高-J吸引子处快速对齐,由于强烈的辐射扭矩,大多数颗粒被困在低-J旋转中,这是一种我们称之为{\it 辐射扭矩(RAT)捕获}的新效应。对于极端的辐射场($U/(n_{1}T_{2})>10^{4}$),磁弛豫对颗粒对齐的效率受到抑制,颗粒只能有完全由各向异性转动(RATs)决定的快速对齐和破坏。 我们量化了不同RAT模型、磁场弛豫和$U/(n_{1}T_{2})$条件下,在高J吸引子处快速对齐的颗粒比例$f_{\rm high-J}^{\rm fast}$,发现最大$f_{\rm high-J}^{\rm fast}$可以达到由MRATs引起的$45\%$和由RATs引起的$22\%$。
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