La Intermitencia de la Turbulencia en Simulaciones Magneto-Hidrodinámicas y en el Cosmos
Autores: Lesaffre, Pierre; Falgarone, Edith; Hily-Blant, Pierre
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La Intermitencia de la Turbulencia en Simulaciones Magneto-Hidrodinámicas y en el Cosmos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Disipación turbulenta
Intermitencia
Simulaciones numéricas
Observaciones
Cortantes de velocidad
Turbulencia cósmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La disipación turbulenta es un tema central en el proceso de formación de estrellas y galaxias. Su propiedad fundamental de intermitencia espacio-temporal, bien caracterizada en experimentos de laboratorio incomprensibles, sigue siendo elusiva en la turbulencia cósmica. El progreso requiere la combinación de modelado de última generación, simulaciones numéricas y observaciones. El poder de tal combinación se ilustra aquí, donde se aplica el método estadístico destinado a localizar los extremos de los cortantes de velocidad en un campo turbulento, que son los indicadores de extremos de disipación intensa, a simulaciones numéricas de turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) compresible dedicadas a escalas de disipación y a observaciones de una nube molecular turbulenta. Demostramos que incrementos de varios observables calculados en los lags más pequeños pueden detectar estructuras coherentes de disipación intensa. Aplicamos este método estadístico a las observaciones de una nube molecular turbulenta cerca del Sol en nuestra galaxia y revelamos una estructura notable de cortante de velocidad extremadamente grande. En la ubicación del cortante de velocidad más grande, se encuentra que esta estructura fomenta 10 veces más moléculas de monóxido de carbono que el gas molecular difuso estándar, un enriquecimiento respaldado por modelos de química cálida fuera de equilibrio desencadenada por la disipación turbulenta. En nuestras simulaciones, también calculamos funciones de estructura de varios observables sintéticos y mostramos que verifican la Auto-Similitud Extendida. Esto nos permite calcular sus exponentes de intermitencia, y mostramos cómo restringen algunas propiedades de la turbulencia tridimensional subyacente. El poder de la combinación de modelado y observaciones también se ilustra con las observaciones del cation que proporcionan información cuantitativa única sobre la trayectoria de energía cinética en el medio circungaláctico masivo, multifásico y turbulento de un grupo de galaxias en desplazamiento al rojo.
Descripción
La disipación turbulenta es un tema central en el proceso de formación de estrellas y galaxias. Su propiedad fundamental de intermitencia espacio-temporal, bien caracterizada en experimentos de laboratorio incomprensibles, sigue siendo elusiva en la turbulencia cósmica. El progreso requiere la combinación de modelado de última generación, simulaciones numéricas y observaciones. El poder de tal combinación se ilustra aquí, donde se aplica el método estadístico destinado a localizar los extremos de los cortantes de velocidad en un campo turbulento, que son los indicadores de extremos de disipación intensa, a simulaciones numéricas de turbulencia magnetohidrodinámica (MHD) compresible dedicadas a escalas de disipación y a observaciones de una nube molecular turbulenta. Demostramos que incrementos de varios observables calculados en los lags más pequeños pueden detectar estructuras coherentes de disipación intensa. Aplicamos este método estadístico a las observaciones de una nube molecular turbulenta cerca del Sol en nuestra galaxia y revelamos una estructura notable de cortante de velocidad extremadamente grande. En la ubicación del cortante de velocidad más grande, se encuentra que esta estructura fomenta 10 veces más moléculas de monóxido de carbono que el gas molecular difuso estándar, un enriquecimiento respaldado por modelos de química cálida fuera de equilibrio desencadenada por la disipación turbulenta. En nuestras simulaciones, también calculamos funciones de estructura de varios observables sintéticos y mostramos que verifican la Auto-Similitud Extendida. Esto nos permite calcular sus exponentes de intermitencia, y mostramos cómo restringen algunas propiedades de la turbulencia tridimensional subyacente. El poder de la combinación de modelado y observaciones también se ilustra con las observaciones del cation que proporcionan información cuantitativa única sobre la trayectoria de energía cinética en el medio circungaláctico masivo, multifásico y turbulento de un grupo de galaxias en desplazamiento al rojo.