3.1. Генерация магнитного поля в космической плазме анизотропным распределением частиц по энергиям

руководитель Зыбин К.П., ФИАН

 

  1. Генерация магнитного поля в космической плазме анизотропным распределением частиц по энергиям.

     Исследовать нелинейные структуры магнитного поля, возникающие при развитии Вайбелевской неустойчивости – неустойчивости двухтемпературного распределения электронов и ионов бесстолкновительной плазмы. Найти спектры колебаний магнитного поля, образующиеся при насыщении неустойчивости.

    Анизитропные распределения частиц по энергиям и импульсам часто возникают в космической слабостолкновительной плазме. Возникающее магнитное поле имеет важное значение для динамики движения плазмы, на них рассеиваются частицы.

    Ранее нами исследовалось нелинейное насыщение зеркальной неустойчивости, когда в анизотропной плазме, находящейся в магнитном поле, возникают сильные понижения амплитуды магнитного поля, в которых захватываются частицы плазмы.

  1. Ускорение протонов у основания джетов, возникающих в активных ядрах галактик, в центрах которых находится массивная вращающаяся черная дыра.

Найти спектр по энергиям релятивистских протонов, ускоряемых в магнитосфере вращающейся черной дыры, увлекающей во вращение радиальное магнитное поле и магнитосферную плазму.

Рассматриваемая задача важна для понимания механизмов выделения энергии в активных галактических ядрах (квазары, блазары и т.д.) – самых ярких объектов во Вселенной.

Ранее мы исследовали структуру релятивистских джетов, геометрию возникающего магнитного поля и электрических токов, и движения плазмы в них.

  1. Коллективное изгибное излучение в магнитосферах замагниченных вращающихся нейтронных звезд (радио пульсары).

Найти коллективные эффекты генерации радиоизлучения релятивистской потоковой электронно-позитронной плазмы в магнитосфере радио пульсаров. Излучение одной заряженной частицы связано с изгибным механизмом, когда частица движется вдоль искривленного  сильного магнитного поля, так называемым, изгибным излучением. Решение задачи как возникает коллективное излучение всего плазменного потока является основной проблемой физики радио пульсаров.

В предыдущие годы нами исследовались эффекты резонансного взаимодействия волна-частица в неоднородной плазме, в частности, в плазме с сильным анизотропным распределением частиц по импульсам, вектор анизотропии которой поворачивается в пространстве.

        4  Развитие мультифрактальной теории  гидродинамической турбулентности на  основе модели вихревых филаментов.

            Ранее нами была начата разработка теории турбулентности, основанной на  стохастических решениях уравнений гидродинамики. Основным  структурным  элементом теории при этом оказывался растягивяющийся случайным образом   вихревой филамент. Такие вихревые структуры позволили об'яснить явление    перемежаемости.

            Дальнейшая разработка теории позволит ответить на вопрос какие об'екты  ответственны за наблюдаемые структурные функции.

 

Литература

  • Ya.N. Istomin, O.A. Pokhotelov, M.A. Balikhin, 'Mirror instability in space plasmas: Solitons and cnoidal waves', Physics of Plasmas, v. 16, 062905-062905-5, 2009. 
  • Ya.N. Istomin, O.A. Pokhotelov, M.A. Balikhin, 'Nonzero electron temperature effects in nonlinear mirror modes', Physics of Plasmas, v. 16, 122901-5, 2009.
  • Ya.N. Istomin, "Relativistic jets in active galactic nuclei: time variability", Mon. Not. R. Astron. Soc. v. 408, 1307-1312, 2010.
  • Ya.N. Istomin "Synchrotron radiation of a pulsar wind", Astrophysics and Space Science, v. 331, 127, 2011.
  • K.P. Zybin, V.A. Sirota, A.S. Il'in, A.V. Gurevich,Generation of  small-scale structures in well-developed turbulence. JETP 2007,  Vol.105, N 2,  455
  • K.P. Zybin, V.A. Sirota, A.S. Ilyin, A.V. Gurevich,  Lagrangian structure function of the fully developed turbulence Phys. Rev. Lett. 100, 174504 (2008)
  • K.P. Zybin, V.A. Sirota, A.S. Il'in, A.V. Gurevich, JETP 2008, vol. 107, N 5,  879 Структурные функции развитой турбулентности
  • K.P. Zybin, V.A. Sirota Lagrangian and Euleraian structure functions of the developed turbulence, Phys. Rev. Lett.,  104, 154501 (2010)
  • K.P. Zybin, V.A. Sirota, A.S. Ilyin, Structure functions of fully developed hydrodynamic turbulence: An analytical approach Phys.Rev.E, 82, 056324 (2010)