反常粘滞吸积盘的不稳定性研究

摘要

作为一种十分有效的理论模型，吸积盘理论已经广泛的应用于解释X射线双星系统、类星体和活动星系核等天体的高能辐射问题。自从20世纪70年代早期标准薄吸积盘模型建立以来，吸积盘的稳定性已经成为了吸积盘理论中的重要问题。这是因为许多x射线双星和活动星系核的周期性光变与盘的不稳定性密切相关。关于吸积盘的不稳定性人们进行了大量的研究，发现了热不稳定性、粘滞不稳定性，以及两种声速不稳定模，向外传播的O型模和向内传播的I型模，而不稳定模的快速增长很可能会导致薄盘结构的破坏。由于吸积盘是湍流盘，要研究其不稳定性，我们首先应当了解的是盘的反常的湍动粘滞。湍动粘滞是一个困扰了天体物理学家多年的问题，我们对它知之不多。通常人们就采用一种简单的模型，即所谓的α模型。利用α模型，有研究发现I型模在盘的外区是不稳定的，但在有些情况下在内区会变得稳定。最近，李晓卿和张航找到一种全新的反常粘滞机制：横等离激元产生的自生磁场，在李雅普洛夫意义上具有大的调制不稳定性，最终会引起磁场塌缩，形成了各种各样的间歇磁流。这种强间歇磁流导致反常的粘滞性。本文就是要利用这种新的反常磁粘滞来研究薄盘内区的声速不稳定性。我们在柱坐标中使用轴对称的流体动力学方程，研究一个没有外磁场的薄吸积盘。在建立平衡态方程后，我们在各平衡态物理量上叠加一小的扰动，进行一般的线性分析，就得到了扰动量方程。利用短波长近似，假设扰动量方程的解应具有一般的波动形式，我们可以得到色散方程。解色散方程，如果频率ω有正的虚部，那么盘是不稳定的。我们发现，不同于α模型下的结果，由于反常磁粘滞，I型模在盘的内区始终是不稳定的。同时我们认为，在考察高频的不稳定模时，必须要考虑到盘的垂向结构的影响。对年轻恒星周围吸积盘我们进行了类似的研究，得到了相同的结论。

目录

文摘

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前言

第一章标准薄吸积盘模型

第二章坍塌磁流引起的反常粘滞

第三章反常粘滞吸积盘的不稳定性

第四章年轻恒星周围吸积盘的不稳定性

结束语

参考文献

致谢