ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕРХЗВУКОВОГО ЗВЕЗДНОГО ВЕТРА С НАБЕГАЮЩИМ ПОТОКОМ МЕЖЗВЕЗДНОЙ СРЕДЫ: ВЛИЯНИЕ АЗИМУТАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗВЕЗДЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается задача о взаимодействии гиперзвукового звездного ветра с окружающей межзвездной средой. Среды считаются полностью ионизованными и описываются в рамках идеальной магнитогидродинамики. Новизна работы заключается в учете магнитного поля звезды. При определенных параметрах течения магнитное поле качественным образом изменяет форму астропаузы – тангенциального разрыва, отделяющего звездный ветер от межзвездной среды. Вместо классической параболоидальной формы астропауза приобретает трубчатую (или цилиндрическую) форму. Показано, что трубчатая форма имеет место для медленно движущихся звезд или, в системе координат звезды, для набегающих потоков с числом Маха (M∞) меньше критического. При достижении критического числа Маха (\(M_{\infty }^{*}\)) потоком происходит бифуркация режима течения и форма астропаузы изменяется с трубчатой на классическую. Для звезд с сильным магнитным полем бифуркация происходит при бóльших числах Маха, чем для звезд со слабым магнитным полем. Также показано, что при M∞ = 1 происходит еще одна качественная перестройка течения, при которой форма астропаузы не меняется, но образуются головная ударная волна и диск Маха.

Об авторах

С. Д. Корольков

МГУ им. М.В. Ломоносова, Московский центр фундаментальной и прикладной математики; Институт космических исследований РАН

Email: korolkov.msu@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

В. В. Измоденов

МГУ им. М.В. Ломоносова, Московский центр фундаментальной и прикладной математики; Институт космических исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: izmod@iki.rssi.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. Parker E.N. The Stellar-Wind Regions // Astrophys. J. 531. 1963. https://doi.org/10.1086/147124
  2. Баранов В.Б., Краснобаев К.В., Куликовский А.Г. Модель взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой // Доклады Академии наук СССР. 1970. № 194. С. 41–44.
  3. Баранов В.Б., Лебедев М.Г., Рудерман М.С. Структура области взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой и ее влияние на проникновение атомов Н в солнечный ветер // Astrophys Space Sci. 1979. С. 429–440. https://doi.org/10.1007/BF00650015
  4. Baranov V.M., Malama Iu.G. Model of the solar wind interaction with the local interstellar medium numerical solution of self-consistent problem // JGR. 1993. https://doi.org/10.1029/93JA01171
  5. Bertaux J.L., Blamont J.E. Evidence for a source of an extraterrestrial hydrogen lyman-alpha emission // AAP. 1971. № 11. C. 20.
  6. Thomas G.E., Krassa R.F. OGO 5 Measurements of the Lyman Alpha Sky Background // AAP. 1971. № 11. C. 218.
  7. Wallis M.K. Local interstellar medium // Nature. 1975. №254. C. 202–203.
  8. Баранов В.Б., Рудерман М.С. Взаимодействие солнечного ветра с заряженными и нейтральными компонентами межзвездной среды // Письма в Астрономический журнал. 1979. № 5. С. 615–619.
  9. Баранов В.Б., Ермаков М.К., Лебедев М.Г. Трехкомпонентная газодинамическая модель взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой // Известия Академии наук СССР. Механика жидкости и газа. 1981. № 5. С. 123.
  10. Baranov V.B., Ermakov M.K., Lebedev M.G. Three-component gas-dynamic model of the interaction of the solar wind with the interstellar medium // Fluid Dynamics. 1982. № 17. C. 754–759.
  11. Baranov V.B., Lebedev M.G., Malama Y.G. The influence of the interface between the heliosphere and the local interstellar medium on the penetration of the H atoms to the Solar system // Astrophysical Journal. 1991. T. 375. № 3. C. 347–351. https://doi.org/10.1086/170194
  12. Baranov V.B., Izmodenov V.V. Model Representations of the interaction between the solar wind and the supersonic interstellar medium flow. Prediction and interpretation of experimental data // Fluid Dynamics. 2006. T. 41. № 5. C. 689–707. https://doi.org/10.1007/s10697-006-0089-9
  13. Baranov V.B., Zaitsev N.A. On the problem of the solar wind interaction with magnetized interstellar plasma // Astronomy and Astrophysics. 1995. № 304. C. 631.
  14. Pogorelov N., Matsuda T. Application of numerical methods to modeling the stellar wind and interstellar medium interaction // 1998/ eprint arXiv:physics/9807031.
  15. Linde T.J., Gombosi T.I., Roe P.L., Powell K.G., Dezeeuw D.L. Heliosphere in the magnetized local interstellar medium: Results of a three-dimensional MHD simulation // Journal of Geophysical Research. 1998. № 103. C. 1889–1904. https://doi.org/10.1029/97JA02144
  16. Alexashov D.B., Izmodenov V.V. Kinetic vs. multi-fluid models of H atoms in the heliospheric interface: a comparison // Astronomy and Astrophysics. 2005. № 439. C. 11171–1181. https://doi.org/10.1051/0004-6361:20052821
  17. Yu G. The interstellar wake of the solar wind // Astrophysical Journal. 1974. № 194. C. 187–202. https://doi.org/10.1086/153235
  18. Opher M., Drake J.F., Zieger B., Zieger M., Gombosi T.I. Magnetized Jets Driven by the Sun: The Structure of the Heliosphere Revisited // Astrophysical Journal Letter. 2015. № 800. https://doi.org/10.1088/2041-8205/800/2/L28
  19. Drake J.F., Swisdak M., Opher M. A Model of the Heliosphere with Jets // Astrophysical Journal. 2015. https://doi.org/2015AGUFMSH53C.02D
  20. Izmodenov V.V., Alexashov D.B. Three-dimensional kinetic-MHD model of the global heliosphere with the heliopause-surface fitting // Astrophysical Journal, Supplement Series. 2015. https://doi.org/10.1088/0067-0049/220/2/32
  21. Izmodenov V.V., Alexashov D.B. Magnitude and direction of the local interstellar magnetic field inferred from Voyager 1 and 2 interstellar data and global heliospheric model // Astronomy and Astrophysics. 2020. https://doi.org/10.1051/0004-6361/201937058
  22. Pogorelov N.V., Borovikov S.N., Heerikhuisen J., Zhang M. The Heliotail // Astrophysical Journal. 2015. https://doi.org/10.1088/2041-8205/812/1/L6
  23. Pogorelov N.V., Fichtner H., Czechowski A., Lazarian A., Lembege B., le Roux J.A., Potgieter M.S., Scherer K., Stone E.C., Strauss R.D., Wiengarten T., Wurz P., Zank G.P., Zhang M. Heliosheath Processes and the Structure of the Heliopause: Modeling Energetic Particles, Cosmic Rays, and Magnetic Fields // Space Science Reviews. 2017. https://doi.org/10.1007/s11214-017-0354-8
  24. Parker E.N. Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields // Astrophysical Journal. 1958. V. 128. P. 664. https://doi.org/10.1086/146579
  25. Golikov E.A., Izmodenov V.V., Alexashov D.B., Belov N.A. Two-jet astrosphere model: effect of azimuthal magnetic field // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2017. https://doi.org/10.1093/mnras/stw2402
  26. Golikov E.A., Izmodenov V.V., Alexashov D.B. Two-jet structure of the ow produced by magnetized hypersonic spherical source into the steady unmagnetized medium// Journal of Physics: Conference Series. 2017. https://doi.org/10.1088/1742-6596/815/1/012035
  27. Korolkov S.D., Izmodenov V.V., Alexashov D.B. Numerical modeling of the convective Kelvin-Helmholtz instabilities of astropauses // Journal of Physics: Conference Series. 2020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1640/1/012012
  28. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я., Крайко А.Н., Прокопов Г.П. Численное решение многомерных задач газовой динамики. М.: Наука, 1976.
  29. Gurski K.F. An HLLC-type approximate Riemann solver for ideal magnetohydrodynamics // SIAM J. Sci. Comput. 2004. V. 2165. P. 25.
  30. Powell K.G., Roe P.L., Linde T.J., Gombosi T.I., Zeeuw D.L. A Solution-Adaptive Upwind Scheme for Ideal Magnetohydrodynamics // Journal of Computational Physics. 1999. https://doi.org/10.1006/jcph.1999.6299
  31. Osher Level Set Methods and Dynamic Implicit Surfaces. New York: Springer-Verlag, 2003. https://doi.org/10.1007/b98879
  32. Korolkov S.D., Izmodenov V.V. New unexpected flow patterns in the problem of the stellar wind interaction with the interstellar medium: stationary ideal-MHD solutions // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2021.https://doi.org/10.1093/mnras/stab1071

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (125KB)
Метаданные
3.

Скачать (1MB)
Метаданные
4.

Скачать (99KB)
Метаданные
5.

Скачать (64KB)
Метаданные

© С.Д. Корольков, В.В. Измоденов, 2023