天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2025年5月4日
(此版本)
, 最新版本 2025年5月6日 (v2)
]
标题: 向辐射力矩和磁弛豫引起的晶粒对齐和破坏的一般理论迈进
标题: Toward A General Theory of Grain Alignment and Disruption by Radiative Torques and Magnetic Relaxation
摘要: 我们推广了磁增强辐射扭矩(MRAT)对齐理论,适用于由无量纲参数$U/(n_{1}T_{2})$描述的一般天体物理环境,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高-J吸引子所需的临界磁弛豫$\delta_{\rm mag,cri}$,针对不同的RAT模型和局部条件进行研究,并发现当辐射场更强时,$\delta_{\rm mag,cri}$必须更大。 随后,我们数值研究了MRAT机制在考虑气体碰撞和磁涨落的情况下对颗粒对齐和旋转破坏的影响。 我们发现,在碰撞主导(CD)区域($U/(n_{1}T_{2})\leq 1$),碰撞和磁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MRATs的作用,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($U/(n_{1}T_{2})>1$),只有部分颗粒可以通过MRATs快速对齐到高-J吸引子,而大部分颗粒由于强辐射力矩被限制在低-J旋转,这是一种我们称之为{\it 辐射力矩(RAT)捕获}的新效应。 对于极端辐射场的$U/(n_{1}T_{2})>10^{4}$,磁弛豫在颗粒对齐中的效率被抑制,颗粒仅由RATs决定的快速对齐和破坏。 我们量化了在高-J吸引子处具有快速对齐的晶粒比例,$f_{\rm high-J}^{\rm fast}$,对于不同的RAT模型、磁弛豫和$U/(n_{1}T_{2})$,发现最大$f_{\rm high-J}^{\rm fast}$可通过MRATs达到$45\%$,并通过RATs达到$22\%$。
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