刘明轩 Mingxuan Liu
密歇根大学天文学系 · 博士候选人
我在密歇根大学天文学系读博,目前是三年级博士候选人,导师是 Mateusz Ruszkowski。我研究等离子体天体物理,关注湍流、磁场和宇宙线如何在星系与星系团中传递能量,以及这些过程如何影响其中的气体。
我的研究主要依靠数值模拟。一项工作研究剪切流驱动的湍流如何加速粒子,成果于 2026 年发表在《天体物理学杂志》(ApJ)。在最近完成的多相湍流研究中,我们发现欧姆耗散和黏性耗散将热量集中沉积在冷气体细丝中,有助于星系团核心的这部分气体维持在 104 K 附近。我刚开始的另一项研究关注宇宙线输运。宇宙线与气体的耦合强度取决于散射率。现有的反馈模型通常需要预设这个量,我希望通过模拟直接测量它。
本科期间,我在埃默里大学跟随 Elizabeth P. Hicks 研究瑞利–泰勒不稳定性对火焰的影响。大一时,我翻译了珍娜·莱文的《黑洞旅行指南》,中译本于 2022 年出版,豆瓣评分为 8.6。我也在密歇根大学担任天文学入门课的助教,家里还有一只叫香草的哈士奇。
研究兴趣包括等离子体天体物理、磁流体力学、宇宙线加速与输运、湍流、多相气体、流体动力学不稳定性、数值方法、高性能计算和物理信息神经网络。
近况
研究方向
这些课题都围绕同一个问题:流体或等离子体原本有序的运动如何变得紊乱?它的能量最终去了哪里?
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宇宙线输运与反馈
通过模拟直接测量宇宙线的散射率。它决定了宇宙线能传播多远,以及它们能在多大程度上推动气体。
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多相湍流中丝状结构的加热
欧姆耗散与黏性耗散如何将湍流能量转化为热量,并集中加热发出 Hα 辐射的冷丝状气体?项目页介绍了这项研究,还可以在这里观看演化动画、探索三维模拟。
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剪切驱动湍流中的粒子加速
用磁流体力学与粒子网格法相结合的模拟(MHD-PIC)研究开尔文–亥姆霍兹剪切层,跟踪粒子如何从湍流中获得能量。论文发表于 ApJ 1009, 247(2026)。
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火焰中的瑞利–泰勒不稳定性
本科研究:在模型火焰前沿叠加两个扰动模,火焰会呈现五种不同的增长形态,具体形态取决于两个波数 k1 和 k2 的最大公约数。