Self-Organized Criticality in Astrophysics: The Statistics of Nonlinear Processes in the Universe

مفهوم «بحرانیت خود سازمان‌یافته» (SOC) برای مشکلات مختلفی از رشد جمعیت و ترافیک گرفته تا زلزله، رانش زمین و آتش‌سوزی جنگل‌ها استفاده شده است. این تکنیک اکنون در طیف وسیعی از پدیده‌ها در اخترفیزیک، مانند مگنتوسفرهای سیاره‌ای، شعله‌های خورشیدی، ستارگان متغیر فاجعه‌آمیز، قرص‌های برافزایشی، سیاه‌چاله‌ها و انفجارهای پرتو گاما، و همچنین در پدیده‌های فیزیک کهکشانی و کیهان‌شناسی استفاده می‌شود. انتقاد خود سازمان یافته در اخترفیزیک مفهوم SOC را معرفی می کند و نشان می دهد که به دلیل جهانی بودن و فراگیر بودن آن، قانون طبیعت است. چارچوب نظری و مدل‌های فیزیکی خاص همراه با طیف وسیعی از کاربردها در جنبه‌های مختلف اخترفیزیک توضیح داده شده‌اند. تکنیک های ریاضی، از جمله آمار فرآیندهای تصادفی، تجزیه و تحلیل سری های زمانی، مقیاس زمانی و توزیع زمان انتظار، ارائه شده و نتایج برای مشاهدات خاص پدیده های اخترفیزیکی اعمال می شود.

The concept of ‘self-organized criticality’ (SOC) has been applied to a variety of problems, ranging from population growth and traffic jams to earthquakes, landslides and forest fires. The technique is now being applied to a wide range of phenomena in astrophysics, such as planetary magnetospheres, solar flares, cataclysmic variable stars, accretion disks, black holes and gamma-ray bursts, and also to phenomena in galactic physics and cosmology. Self-organized Criticality in Astrophysics introduces the concept of SOC and shows that, due to its universality and ubiquity, it is a law of nature. The theoretical framework and specific physical models are described, together with a range of applications in various aspects of astrophyics. The mathematical techniques, including the statistics of random processes, time series analysis, time scale and waiting time distributions, are presented and the results are applied to specific observations of astrophysical phenomena.