# Spectrally resolved cosmic ray hydrodynamics -- I. Spectral scheme

**Authors:** Philipp Girichidis, Christoph Pfrommer, Michal Hanasz, Thorsten Naab  
**arXiv:** [1909.12840](https://arxiv.org/abs/1909.12840)  
**Date:** 2019-09-27  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/paper/1909.12840v2/

## Key points

- Les protons de rayons cosmiques sont importants dans les systèmes astrophysiques
- Les processus tels que l'injection, le refroidissement et le transport actif des CR doivent être pris en compte dans les simulations hydrodynamiques
- Une nouvelle méthode numérique efficace a été décrite pour calculer avec précision l'évolution de la fonction de distribution des particules en résolvant l'équation Fokker-Planck avec un faible nombre de bins spectraux (10-20)
- La fonction de distribution est représentée par des lois d'alimentation morceau par morceau et n'est pas forcée d'être continue, ce qui permet une représentation optimale du spectre
- L'équation Fokker-Planck est résolue avec une approche à deux moments évoluant le nombre et la densité d'énergie CR
- Cette méthode permet non seulement l'évolution spectrale des CR mais également leur impact dynamique et leur ionisation CR.

## Summary

Les protons de rayons cosmiques (CR) sont un élément essentiel dans de nombreux systèmes astrophysiques. Les processus tels que l'injection, le refroidissement, les changements adiabatiques et le transport actif des CR à travers le milieu modifient considérablement la distribution en moment des CR et doivent être pris en compte dans les simulations hydrodynamiques. Les auteurs décrivent une nouvelle méthode numérique efficace pour calculer avec précision l'évolution de la fonction de distribution des particules en résolvant l'équation Fokker-Planck avec un faible nombre de bins spectraux (10-20), ce qui est nécessaire pour inclure un spectre complet pour chaque élément fluide computationnel. La fonction de distribution est représentée par des lois d'alimentation morceau par morceau et n'est pas forcée d'être continue, ce qui permet une représentation optimale du spectre. L'équation Fokker-Planck est résolue avec une approche à deux moments évoluant le nombre et la densité d'énergie CR. La faible diffusion numérique du schéma réduit les erreurs numériques par plusieurs ordres de grandeur par rapport aux schémas classiques avec des représentations spectrales constantes morceau par morceau. Avec cette méthode, non seulement l'évolution spectrale des CR peut être calculée avec précision dans les simulations magnétohydrodynamiques, mais elle permet également d’étudier leur impact dynamique et leur ionisation CR. Cela ouvre la voie à des modèles plus précis pour les plasmas astrophysiques tels que le milieu interstellaire et à des comparaisons directes avec les observations.