DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v20r209

Статистические моменты и многоточечные корреляторы магнитного поля в модели галактического динамо со случайной турбулентной диффузией

Авторы

  • Д.А. Грачев
  • С.А. Елистратов
  • Е.А. Михайлов

Ключевые слова:

галактическое динамо
магнитное поле
уравнения со случайными коэффициентами
перемежаемость
статистический момент

Аннотация

Рассматривается стохастическая модель галактического динамо, в рамках которой коэффициент турбулентной диффузии считается случайным процессом с обновлением. Проведено численное моделирование статистических моментов, а также двухточечных и трехточечных корреляторов магнитного поля, показывающих взаимосвязь между его значениями в различные моменты времени. Продемонстрировано наличие перемежаемости, выражающейся в прогрессивном росте моментов и корреляторов в случае "спокойных" областей галактик с небольшой долей ионизованной компоненты водорода. Проведено сопоставление результатов численного эксперимента с результатами, полученными ранее аналитически.

Новые вычислительные технологии

Загрузки

Опубликован

2019-03-15

Выпуск

Том 20 (2019): Выпуск 2.

Раздел

Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Авторы

Д.А. Грачев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
физический факультет
Ленинские горы, 119234, Москва
• научный сотрудник

С.А. Елистратов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
физический факультет
Ленинские горы, 119234, Москва
• студент

Е.А. Михайлов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
физический факультет
Ленинские горы, 119234, Москва
• ассистент

Библиографические ссылки

  1. T. G. Arshakian, R. Beck, M. Krause, and D. Sokoloff, “Evolution of Magnetic Fields in Galaxies and Future Observational Tests with the Square Kilometre Array,” Astron. Astrophys. 494 (1), 21-32 (2009).
  2. R. Beck, A. Brandenburg, D. Moss, et al., “Galactic Magnetism: Recent Development and Perspectives,” Ann. Rev. Astron. Astrophys. 34, 155-206 (1996).
  3. E. A. Mikhailov, D. D. Sokoloff, and Yu. N. Efremov, “Star Formation Rate and Magnetic Fields in Spiral Galaxies,” Pis’ma Astron. Zh. 38 (9), 611-616 (2012) [Astron. Lett. 38 (9), 543-548 (2012)].
  4. M. E. Artyushkova and D. D. Sokoloff, “Modelling Small-Scale Dynamo by the Jacobi Equation,” Magnetohydrodynamics 42 (1), 3-20 (2006).
  5. M. R. E. Proctor, “Effects of Fluctuation on αΩ Dynamo Models,” Mon. Not. R. Astron. Soc. 382 (1), L39-L42 (2007).
  6. A. P. L. Newton and E. Kim, “Determining the Temporal Dynamics of the Solar α Effect,” Astron. Astrophys. 551 (2013).
    doi 10.1051/0004-6361/201219456
  7. D. Passos, D. Nandy, S. Hazra, and I. Lopes, “A Solar Dynamo Model Driven by Mean-Field Alpha and Babcock-Leighton Sources: Fluctuations, Grand-Minima-Maxima, and Hemispheric Asymmetry in Sunspot Cycles,” Astron. Astrophys. 563 (2014).
    doi 10.1051/0004-6361/201322635
  8. E. A. Mikhailov, “Star Formation and Galactic Dynamo Model with Helicity Fluxes,” Pis’ma Astron. Zh. 40 (7), 445-453 (2014) [Astron. Lett. 40 (7), 398-405 (2014)].
  9. S. Sur and K. Subramanian, “Galactic Dynamo Action in Presence of Stochastic α and Shear,” Mon. Not. R. Astron. Soc. 392 (1), L6-L10 (2009).
  10. E. A. Mikhailov and I. I. Modyaev, “Dynamo Equations with Random Coefficients,” Magnetohydrodynamics 51 (2), 285-292 (2015).
  11. F. Krause and K.-H. R854dler, Mean-Field Magnetohydrodynamics and Dynamo Theory (Pergamon, Oxford, 1980).
  12. D. Moss, “On the Generation of Bisymmetric Magnetic Field Structures in Spiral Galaxies by Tidal Interactions,” Mon. Not. R. Astron. Soc. 275 (1), 191-194 (1995).
  13. A. Phillips, “A Comparison of the Asymptotic and no-z Approximations for Galactic Dynamos,” Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. 94 (1-2), 135-150 (2001).
  14. E. A. Mikhailov and V. V. Pushkarev, “Influence of Star Formation on Large Scale Structures of Galactic Magnetic Fields,” Astrofiz. Byull. 73 (4), 451-456 (2018) [Astrophys. Bull. 73 (4), 425-429 (2018)].
  15. E. A. Mikhailov and V. V. Pushkarev, “Fluctuations of the Turbulent Diffusion Coefficient in Galaxy Dynamo Equations,” Vychisl. Metody Programm. 17, 447-454 (2016).
  16. Ya. B. Zeldovich, S. A. Molchanov, A. A. Ruzmaikin, and D. D. Sokolov, “Intermittency in Random Media,” Usp. Fiz. Nauk 152 (1), 3-32 (1987) [Sov. Phys. Usp. 30 (5), 353-369 (1987)].
  17. Ya. B. Zel’dovich, A. A. Ruzmaikin, and D. D. Sokoloff, The Almighty Chance (World Scientific, Singapore, 1990).
  18. D. A. Grachev and D. D. Sokoloff, “Numerical Modeling of Growth of Multiplicative Random Quantities,” Vychisl. Metody Programm. 8, 1-5 (2007).
  19. M. E. Artyushkova and D. D. Sokolov, “Numerical Modeling of the Solutions of the Jacobi Equation on a Geodesic with Random Curvature,” Astron. Zh. 82 (7), 584-589 (2005) [Astron. Rep. 49 (7), 520-525 (2005)].
  20. D. A. Grachev, “A Relation between Numerical and Analytical Results for Stochastic Differential Equations,” Vychisl. Metody Programm. 9, 234-238 (2008).
  21. D. A. Grachev, “Averaging of Jacobi Fields along Geodesics on Manifolds of Random Curvature,” J. Math. Sci. 160 (1), 128-138 (2009).
  22. D. A. Grachev and E. A. Mikhailov, “Numerical Modeling of a Two-Point Correlator for the Lagrange Solutions of Some Evolution Equations,” Vychisl. Metody Programm. 18, 277-283 (2017).