超级计算机模拟已经找到了为什么离子在比空间等离子体中的电子的较高温度下存在

时间：2022-05-15 17:58:05来源：

艺术家在各种空间等离子体中的离子和电子的印象。

在日本的Aterui II超级计算机上进行的新模拟已经发现，离子在空间等离子体中的电子存在于较高温度下的原因是因为它们更好地吸收从等离子体中的压缩湍流波动的能量。这些发现对于了解各种天文对象的观察，例如由事件地平线望远镜捕获的M87超大迹象的图像的图像的图像的图像和阴影的图像的重要意义。

除了每天在我们身边看到的正常的三种物质（固体，液体和气体）之外，还有一种称为血浆的额外状态，只能在高温下存在。在这些条件下，电子从其母体原子分离，留下带正电的离子。在太空等离子体中，电子和离子很少彼此碰撞，这意味着它们可以在不同的条件下共存，例如在不同的温度下。然而，除非某些力量不同，否则没有明显的原因，为什么它们应该有不同的温度。所以为什么离子通常比空间等离子体中的电子更热，长期以来一直是一个谜。

热等离子体的一种方法是湍流。湍流中的混沌波动平滑地与颗粒混合，然后将它们的能量转化为热量。为了确定不同类型的波动在等离子加热中的角色，由yohei kawazura在日本东北大学领导的国际团队进行了世界上第一个空间等离子体模拟，包括两种类型的波动，磁场线的横向振荡和压力的纵向振荡。它们使用非线性混合热因子模拟，这些模拟特别擅长模拟缓慢波动。这些模拟是在几个超级计算机上进行的，包括日本国家天文天文学的Aterui II。

结果表明，纵向波动般的混合与离子混合但离开电子。另一方面，横向波动可以与离子和电子混合。“令人惊讶的是，纵向波动是挑剔的伴侣物种与混合的恐怖性，”川泽都说。这是理解在空间中观察到的等离子体中的电子加热比的密钥结果，类似于Galaxy M87中的超痉挛的黑洞周围。

参考：Y.Kawazura，A.A，“压缩驱动的天体物理旋转动力学湍流的离子与电子加热。 Schekochihin，M. Barnes，J.M. Tenbarge，Y. Tong，K.G。 Klein和W. Dorland，2020年12月11日，物理评论X.Doi：
10.1103 / physrevx.10.041050

资金：科技设施委员会，日本促进科学，英国工程和物理科学研究委员会，国家科学基金会太阳能，幽灵，普通环境，国家航空航天A.