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Growth and saturation of dynamo in spiral galaxies via direct simulations

Wachstum und Sättigung des Dynamos in Spiralgalaxien mit direkten Simulationen

  • We do magnetohydrodynamic (MHD) simulations of local box models of turbulent Interstellar Medium (ISM) and analyse the process of amplification and saturation of mean magnetic fields with methods of mean field dynamo theory. It is shown that the process of saturation of mean fields can be partially described by the prolonged diffusion time scales in presence of the dynamically significant magnetic fields. However, the outward wind also plays an essential role in the saturation in higher SN rate case. Algebraic expressions for the back reaction of the magnetic field onto the turbulent transport coefficients are derived, which allow a complete description of the nonlinear dynamo. We also present the effects of dynamically significant mean fields on the ISM configuration and pressure distribution. We further add the cosmic ray component in the simulations and investigate the kinematic growth of mean fields with a dynamo perspective.
  • Wir fuehren magnetohydrodynamische (MHD) Simulationen des turbulenten interstellaren Mediums (ISM) in lokalen Boxen durch und analysieren darin den Prozess der Verstaerkung und Saturation der mittleren Magnetfelder mit Methoden der Dynamotheorie mittlerer Felder. Es wird gezeigt, dass der Prozess der Saturation mittlerer Felder teilweise durch eine verlaengerte Diffusionzeit in Gegenwart dynamisch signifikanter Magnetfelder erklaert werden kann. Fuer hoehere Supernovae-Raten spielt auch der nach aussen treibende Wind eine essenzielle Rolle fuer die Saturation. Aus den Simulationen konnten algebraische Formeln fuer die Rueckwirkung des Magnetfeldes auf die turbulenten Transportkoeffizienten abgeleitet werden, die eine vollstaendige Beschreibung des nichtlinearen Dynamos erlauben. Wir praesentieren zudem den Einfluss signifikanter mittlerer Magnetfelder auf die ISM-Konfiguration und Druckverteilung. Wir fuegen der Simulation ausserdem kosmische Strahlung als Komponente hinzu und untersuchen das kinematische Wachstum mittlerer Felder ausWir fuehren magnetohydrodynamische (MHD) Simulationen des turbulenten interstellaren Mediums (ISM) in lokalen Boxen durch und analysieren darin den Prozess der Verstaerkung und Saturation der mittleren Magnetfelder mit Methoden der Dynamotheorie mittlerer Felder. Es wird gezeigt, dass der Prozess der Saturation mittlerer Felder teilweise durch eine verlaengerte Diffusionzeit in Gegenwart dynamisch signifikanter Magnetfelder erklaert werden kann. Fuer hoehere Supernovae-Raten spielt auch der nach aussen treibende Wind eine essenzielle Rolle fuer die Saturation. Aus den Simulationen konnten algebraische Formeln fuer die Rueckwirkung des Magnetfeldes auf die turbulenten Transportkoeffizienten abgeleitet werden, die eine vollstaendige Beschreibung des nichtlinearen Dynamos erlauben. Wir praesentieren zudem den Einfluss signifikanter mittlerer Magnetfelder auf die ISM-Konfiguration und Druckverteilung. Wir fuegen der Simulation ausserdem kosmische Strahlung als Komponente hinzu und untersuchen das kinematische Wachstum mittlerer Felder aus einer Dynamo-Perspektive.show moreshow less

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Metadaten
Author:Abhijit B. BendreORCiDGND
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407517
Advisor:Detlef Elstner
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2016
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2018/02/05
Release Date:2018/03/05
Tag:ISM: Turbulenz; Magnetohydrodynamik; Spiralgalaxien: Magnetfelder; kosmische Strahlung Dynamo; nichtlineare Dynamo
ISM: Turbulence; cosmic ray dynamo; magnetohydrodynamics; nonliear dynamo; spiral galaxies: magnetic fields
Pagenumber:xviii, 133
RVK - Regensburg Classification:US 3500
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Physik und Astronomie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 52 Astronomie / 520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
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