The Parker instability in axisymmetric filaments: final equilibria with longitudinal magnetic field

 

F. J. Sánchez–Salcedo¹ and A. Santillán²

 

¹ Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Apdo. Postal 70–264, México D. F., C. P. 04510, México (jsanchez@astroscu.unam.mx).

² Dirección General de Cómputo y Tecnologías de la Información y Comunicación, Universidad Nacional Autónoma de México, Zona Cultural, México D. F., C. P. 04510, México (alfredo@astro.unam.mx).

 

Received 2010 August 4
Accepted 2010 November 18

 

RESUMEN

En este trabajo se estudian los estados finales de equilibrio que surgen de la inestabilidad de Parker cuando partimos de una configuración cilíndrica de gas en equilibrio magnetohidrostático en un campo gravitacional radial y con un campo magnético longitudinal. Nuestro objetivo es comparar los estados de equilibrio no lineales con los que se obtienen en los sistemas con geometría Cartesiana. Se presentan los mapas de densidad y de las líneas de campo magnético en ambas geometrías para un campo gravitacional de intensidad constante. Encontramos que el flotamiento magnético es menos eficiente bajo simetría axial que en una atmósfera Cartesiana. Como consecuencia, las condensaciones que se forman en el modelo axisimétrico tienen menor densidad columnar. Por ende, el cociente entre la presión magnética y térmica en el estado final toma valores más extremos bajo simetría Cartesiana. Se discuten también algunos modelos en los que el campo gravitacional no es uniforme.

 

ABSTRACT

We study the final equilibrium states of the Parker instability arising from an initially unstable cylindrical equilibrium configuration of gas in the presence of a radial gravitational field and a longitudinal magnetic field. The aim of this work is to compare the properties of the nonlinear final equilibria with those found in a system with Cartesian geometry. Maps of the density and magnetic field lines, when the strength of the gravitational field is constant, are given in both geometries. We find that the magnetic buoyancy and the drainage of gas along field lines are less efficient under axial symmetry than in a Cartesian atmosphere. As a consequence, the column density enhancement arising in gas condensations in the axially–symmetric model is smaller than in a Cartesian geometry. The magnetic–to–gas pressure ratio in the final equilibrium state takes more extreme values in the Cartesian model. Models with non–uniform radial gravity are also discussed.

Key Words: instabilities — ISM — ISM: structure — magnetic fields — MHD.

 

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ACKNOWLEDGMENTS

We would like to thank José Franco and Jongsoo Kim for helpful comments and the anonymous referee for very valuable suggestions, which have led to substantial improvements to the manuscript. The authors acknowledge financial support from Conacyt projectCB–2006–60526 and PAPIIT project IN121609.

 

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