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  Turbulent heating in a stratified medium

Wang, C., Oh, S. P., & Ruszkowski, M. (2023). Turbulent heating in a stratified medium. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 519(3), 4408-4423. doi:10.1093/mnras/stad003.

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基本情報

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アイテムのパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000D-7E5A-2 版のパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000D-7E5B-1
資料種別: 学術論文

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Turbulent heating in a stratified medium.pdf (全文テキスト(全般)), 2MB
 
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ファイル名:
Turbulent heating in a stratified medium.pdf
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非公開
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application/pdf
技術的なメタデータ:
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CCライセンス:
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作成者

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 作成者:
Wang, C., 著者
Oh, S. P., 著者
Ruszkowski, M.1, 著者           
所属:
1Cosmology, MPI for Astrophysics, Max Planck Society, ou_159876              

内容説明

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キーワード: -
 要旨: There is considerable evidence for widespread subsonic turbulence in galaxy clusters, most notably from Hitomi. Turbulence is often invoked to offset radiative losses in cluster cores, both by direct dissipation and by enabling turbulent heat diffusion. However, in a stratified medium, buoyancy forces oppose radial motions, making turbulence anisotropic. This can be quantified via the Froude number Fr, which decreases inward in clusters as stratification increases. We exploit analogies with MHD turbulence to show that wave–turbulence interactions increase cascade times and reduce dissipation rates ϵ ∝ Fr. Equivalently, for a given energy injection/dissipation rate ϵ, turbulent velocities u must be higher compared to Kolmogorov scalings. High-resolution hydrodynamic simulations show excellent agreement with the ϵ ∝ Fr scaling, which sets in for Fr ≲ 0.1. We also compare previously predicted scalings for the turbulent diffusion coefficient D ∝ Fr2 and find excellent agreement, for Fr ≲ 1. However, we find a different normalization, corresponding to stronger diffusive suppression by more than an order of magnitude. Our results imply that turbulent diffusion is more heavily suppressed by stratification, over a much wider radial range, than turbulent dissipation. Thus, the latter potentially dominates. Furthermore, this shift implies significantly higher turbulent velocities required to offset cooling, compared to previous models. These results are potentially relevant to turbulent metal diffusion in the galaxy groups and clusters (which is likewise suppressed), and to planetary atmospheres.

資料詳細

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 日付: 2023-01-10
 出版の状態: オンラインで出版済み
 ページ: -
 出版情報: -
 目次: -
 査読: -
 識別子(DOI, ISBNなど): DOI: 10.1093/mnras/stad003
 学位: -

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出版物 1

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出版物名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
種別: 学術雑誌
 著者・編者:
所属:
出版社, 出版地: -
ページ: - 巻号: 519 (3) 通巻号: - 開始・終了ページ: 4408 - 4423 識別子(ISBN, ISSN, DOIなど): -