Dynamics of the plasma ejection structure in laboratory modeling of young star jets at plasma focus facilities

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The use of “plasma focus” type facilities, such as PF-3 (Kurchatov Institute), makes it possible to carry out well-controlled and diagnosable laboratory experiments to study laboratory jets with scale parameters close to the jets of young stars. In this paper, we present the results of numerical modeling of plasma outburst propagation in PF-3. A self-consistent configuration was chosen as the initial conditions, which correctly takes into account the internal structure of the jet. This allowed us to obtain a detailed structure of the interaction between the magnetized emission and the ambient gas. Due to the scalability of such a structure, one should expect such a structure from the head shock waves of jets of young stars.

About the authors

I. Yu. Kalashnikov

Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS; National Research Centre «Kurchatov Institute»; Institute of Computer Aided Design RAS

Author for correspondence.
Email: kalasxel@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

V. S. Beskin

National Research Centre «Kurchatov Institute»; Lebedev Physical Institute RAS; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: kalasxel@gmail.com
Russian Federation, Moscow; Moscow; Dolgoprudny

V. I. Krauz

National Research Centre «Kurchatov Institute»

Email: kalasxel@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. R. E. Pudritz and T. P. Ray, Frontiers in Astron. and Space Sci. 6, id. 54 (2019).
  2. S. Komissarov and O. Porth, New Astron. Rev. 92, id. 101610 (2021).
  3. S. W. Davis, A. Tchekhovskoy, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 58, 407 (2020).
  4. R. P. Fender, in Compact Stellar X-ray Sources, edited by W. Lewin and M. van der Klis, Cambridge Astrophys. Ser. № 39, 381 (Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2006).
  5. К. А. Постнов, Успехи физ. наук 169(5), 545 (1999).
  6. В. С. Бескин, Осесимметричные стационарные течения в астрофизике (М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005).
  7. R. D. Blandford and M. Rees, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 169, 395 (1974).
  8. М. К. Бегельман, Р. Д. Блендфорд, М. Рис, в сб.: Физика внегалактических источников радиоизлучения (М.: Мир, 1987), с. 9.
  9. G. H. Herbig, 111, 11 (1950).
  10. G. Haro, Astron. J. 55, 72 (1950).
  11. В. С. Бескин, В. И. Крауз, С. А. Ламзин, Успехи физ. наук 193(4), 345 (2023).
  12. В. Albertazzi, A. Ciardi, M. Nakatsutsumi, T. Vinci, et al., Science 346(6207), 325 (2014).
  13. J. M. Stone, N. Turner, K. Estabrook, B. Remington, D. Farley, S. G. Glendinning, and S. Glenzer, Astrophys. J. Suppl. 127(2), 497 (2000).
  14. В. С. Беляев, Г. С. Бисноватый-Коган, А. И. Громов, Б. В. Загреев, А. В. Лобанов, А. П. Матафонов, С. Г. Моисеенко, О. Д. Торопина, Астрон. журн. 95(3), 171 (2018).
  15. K. Burdonov, W. Yao, A. Sladkov, R. Bonito, et al., Astron. and Astrophys. 657 id. A112 (2022).
  16. S. V. Lebedev, A. Ciardi, D. J. Ampleford, S. N. Bland, et al., Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 361(1), 97 (2005).
  17. S. V. Lebedev, A. Frank, and D. D. Ryutov, Rev. Modern Physics 91(2), id. 025002 (2019).
  18. P. M. Bellan, J. Plasma Phys. 84(5), id. 755840501 (2018).
  19. P. M. Bellan, J. Geophys. Res. Space Physics 125(8), id. e28139 (2020).
  20. V. I. Krauz, V. S. Beskin, and E. P. Velikhov, Intern. J. Modern Physics D 27(10), id. 1844009 (2018).
  21. M. Scholz, R. Miklaszewski, V. A. Gribkov, and F. Mezzetti, Nukleonika 45(3), 155 (2000).
  22. E. A. Andreeshchev, D. A. Voitenko, V. I. Krauz, A. I. Markoliya, Yu. V. Matveev, N. G. Reshetnyak, and E. Yu. Khautiev, Plasma Phys. Rep. 33(3), 218 (2007).
  23. В. С. Бескин, Я. Н. Истомин, А. М. Киселев, В. И. Крауз, и др., Изв. ВУЗов. Радиофизика 59(11), 1004 (2016).
  24. С. С. Ананьев, В. И. Крауз, В. В. Мялтон, А. М. Харрасов, Вопросы атомной науки и техники, сер. Термоядерный синтез 40, 21 (2017).
  25. К. Н. Митрофанов, В. И. Крауз, В. В. Мялтон, Е. П. Велихов, В. П. Виноградов, Ю. В. Виноградова, ЖЭТФ 146(5), 1035 (2014).
  26. К. Н. Митрофанов, В. И. Крауз, В. В. Мялтон, В. П. Виноградов, А. М. Харрасов, Ю. В. Виноградова, Астрон. журн. 94(2), 152 (2017).
  27. В. И. Крауз, К. Н. Митрофанов, Д. А. Войтенко, Г. И. Астапенко, А. И. Марколия, А. П. Тимошенко, Астрон. журн. 96(2), 156 (2019).
  28. В. И. Крауз, К. Н. Митрофанов, В. В. Мялтон, И. В. Ильичев, А. М. Харрасов, Ю. В. Виноградова, Физика плазмы 47, 829 (2021).
  29. V. I. Krauz, M. Paduch, K. Tomaszewski, K. N. Mitrofanov, A. M. Kharrasov, A. Szymaszek, and E. Zielinska, Europhysics Letters 129(1), id. 15003 (2020).
  30. I.Kalashnikov, P. Chardonnet, V. Chechetkin, A. Dodin, V. Krauz, Phys. Plasmas 25(6), id. 062901 (2018).
  31. В. С. Бескин, И. Ю. Калашников, Письма Астрон. журн. 46(7), 494 (2020).
  32. V. I. Krauz, M. A. Karakin, V. V. Myalton, V. P. Vinogradov, et al., in Problems of Atomic Science and Technology (Ser.: Plasma Physics, 2005) p. 212.
  33. В. И. Крауз, А. М. Харрасов, С. А. Ламзин, А. В. Додин, В. В. Мялтон, И. В. Ильичев, Физика плазмы 48(6), 506 (2022).
  34. В. И. Крауз, В. П. Виноградов, А. М. Харрасов, В. В. Мялтон, К. Н. Митрофанов, В. С. Бескин, Ю. В. Виноградова, И. В. Ильичев, Астрон. журн. 100(1), 19 (2023).
  35. M. L. Norman, K.-H. Winkler, L. Smarr, and M. D. Smith, Astron. and Astrophys. 113, 285 (1982).
  36. J. M. Blondin, B. F. Fryxell, and A. Königl, 360, 370 (1990).
  37. J. M. Stone and M. L. Norman, 413, 210 (1993).
  38. А.C. Raga, F. de Colle, P. Kajdi, A. Esquivel, and J. Cantó, Astron. and Astrophys. 465, 879 (2007).
  39. E. C. Hansen, A. Frank, P. Hartigan, and S. V. Lebedev, 837(2), id. 143 (2017).
  40. J. M. Stone and Ph. E. Hardee, 540(1), 192 (2000).
  41. E. C. Hansen, A. Frank, and P. Hartigan, 800(1), id. 41 (2015).
  42. P. Kajdi and A. C. Raga, 670, 1173 (2007).
  43. А.Frank, T. P. Ray, S. Cabrit, P. Hartigan, et al., in Protostars and Planets VI, (Tucson: University of Arizona Press, 2014), p. 451.
  44. А.Ciardi, in Jets from Young Stars IV (Berlin: Springer-Verlag, 2010), Lecture Notes in Physics 793, 31 (2010).
  45. M. Bocchi, B. Ummels, J. P. Chittenden, S. V. Lebedev, A. Frank, and E. G. Blackman, 767(1), id. 84 (2013).
  46. О. Д. Торопина, Г. С. Бисноватый-Коган, С. Г. Моисеенко, Астрон. журн. 100, 6 (2023).
  47. O. Teileanu, A. Mignone, S. Massaglia, and F. Bacciotti, 746(1), id. 96 (2012).
  48. А.Castellanos-Ramrez, A. C. Raga, and A. Rodrguez-González, 867(1), id. 29 (2018).
  49. J. P. Ramsey and D. A. Clarke, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 484, 2364 (2019).
  50. P. Wongwaitayakornkul, H. Li, and P. M. Bellan, Astrophys. J. Letters 895(1), id. L7 (2020).
  51. И. Ю. Калашников, А. В. Додин, И. В. Ильичев, В. И. Крауз, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 98, 476 (2021).
  52. K. G. Powell, P. L. Roe, T. J. Linde, T. I. Gombosi, and D. L. De Zeeuw, J. Comput. Phys. 154(2), 284 (1999).
  53. W. Cunto, C. Mendoza, Revista Mexicana Astron. Astrof. 23, 107 (1992).
  54. S. B. Pikelner, Astrophys. Letters 2, 97 (1968).
  55. P. Hartigan, 339, 987 (1989).
  56. M. V. Barkov, M. Lyutikov, and D. Khangulyan, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 484, 4760 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences