Turbulence compressible magnétisée avec un dynamo de fluctuation et des nombres de Reynolds supérieurs à un million

La turbulence magnétohydrodynamique (MHD) supersonique est un état omniprésent pour de nombreux plasmas astrophysiques. Cependant, même les statistiques de base pour ce type de turbulence restent incertaines. Nous présentons des résultats de simulations de turbulence MHD supersonique à des résolutions sans précédent, avec des nombres de Reynolds plasma de plus d'un million. Dans le spectre d'énergie cinétique, nous trouvons une rupture entre les échelles dominées par l'énergie cinétique, avec un indice spectral de -2, et celles qui deviennent fortement magnétisées, avec un indice spectral de -3/2. En analysant le spectre d'énergie cinétique décomposé de Helmholtz, nous découvrons que les modes compressibles ne sont pas mélangés passivement à travers la cascade des modes incompressibles. À un nombre de Reynolds magnétique élevé, supérieur à 10⁵, nous trouvons une loi de puissance dans le spectre d'énergie magnétique avec un indice spectral de -9/5. À des échelles fortement magnétisées et subsoniques, le plasma a tendance à s'auto-organiser en régions localement relaxées, où il y a un fort alignement entre la densité de courant, le champ magnétique, le champ de vitesse et le champ de vorticité, appauvrissant à la fois les non-linéarités et les termes magnétiques dans les équations MHD, ce que nous attribuons à la relaxation du plasma à des échelles où les fluctuations magnétiques évoluent à des échelles de temps plus courtes que les fluctuations de vitesse. Ce processus contraint la cascade à des surfaces fractales inhomogènes et pauvres en volume entre les régions relaxées, ce qui a des répercussions significatives pour comprendre la nature de la turbulence magnétisée dans les plasmas astrophysiques et la saturation du dynamo de fluctuation.