Non-linear galactic dynamos: a toolbox
Non-linear galactic dynamos: a toolbox
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非线性银河发电机：工具箱
DOI：
10.1093/mnras/stu1274
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发表时间：
2014
影响因子：
4.8
通讯作者：
Chamandy L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chamandy L
我们比较各种模型和近似的非线性平均场发电机在盘星系，以评估其适用性和准确性，从而提出了一套简单的解决方案，适合在各种情况下模拟大规模的星系磁场。考虑的发电机饱和机制是涉及螺旋度通量的磁螺旋度平衡（动力学α-猝灭）和代数α-猝灭。非线性的解决方案，然后与边缘运动学和渐近解进行比较。我们还讨论了no-z近似的精度。虽然这些工具在近似程度和复杂性上有很大的不同，但它们都导致了平均磁场的非常相似的解决方案。特别地，我们证明了在近方位磁场的限制下，代数α-猝灭非线性可以从一个更物理动力学的α-猝灭模型得到。这表明，例如，基于简单的代数非线性的星系盘发电机的早期结果可能是可靠的，而基于简单的估计，甚至线性模型往往是一个很好的起点。我们提出了改进的no-zand代数α-猝灭模型，并将星系外流纳入一个简单的分析发电机模型，以表明外流可以在盘表面附近产生领先的磁螺旋。简单的发电机模型开发应用于估计的磁桨距角和臂间对比度的饱和磁场强度的现实参数值。
We compare various models and approximations for non-linear mean-field dynamos in disc galaxies to assess their applicability and accuracy, and thus to suggest a set of simple solutions suitable to model the large-scale galactic magnetic fields in various contexts. The dynamo saturation mechanisms considered are the magnetic helicity balance involving helicity fluxes (the dynamical α-quenching) and an algebraic α-quenching. The non-linear solutions are then compared with the marginal kinematic and asymptotic solutions. We also discuss the accuracy of the no-zapproximation. Although these tools are very different in the degree of approximation and hence complexity, they all lead to remarkably similar solutions for the mean magnetic field. In particular, we show that the algebraic α-quenching non-linearity can be obtained from a more physical dynamical α-quenching model in the limit of nearly azimuthal magnetic field. This suggests, for instance, that earlier results on galactic disc dynamos based on the simple algebraic non-linearity are likely to be reliable, and that estimates based on simple, even linear models are often a good starting point. We suggest improved no-zand algebraic α-quenching models, and also incorporate galactic outflows into a simple analytical dynamo model to show that the outflow can produce leading magnetic spirals near the disc surface. The simple dynamo models developed are applied to estimate the magnetic pitch angle and the arm–interarm contrast in the saturated magnetic field strength for realistic parameter values.
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DOI：
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2013
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通讯作者：
A. Shukurov
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A. Shukurov
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P. Diamond
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A. Phillips