1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Астрономический журнал
  4. T. 100, № 12, 2023

Астрономический журнал, 2023, T. 100, № 12, стр. 1144-1161

Формирование и эволюция крупномасштабных вихревых структур в аккреционных звездных дисках

З. Д. Ливенец 1, 2, А. Ю. Луговский 3, *

1 Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Москва, Россия

2 ФГУП Всероссийский научно-исследовательский ин-т автоматики им. Н.Л. Духова
Москва, Россия

3 Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша
Москва, Россия

* E-mail: alex_lugovsky@mail.ru

Поступила в редакцию 05.07.2023
После доработки 07.10.2023
Принята к публикации 23.10.2023

Аннотация

Объяснение причин переноса углового момента в аккреционных звездных дисках является важной астрофизической задачей, поскольку именно этот процесс определяет темп аккреции вещества на центральное гравитирующее тело. Ранее в рамках двумерного подхода было показано, что внесение возмущений малой амплитуды в поток вещества диска приводит к возникновению сдвиговой неустойчивости. Данный процесс сопровождается развитием крупномасштабных вихревых структур. Их движение и эволюция приводят к перераспределению углового момента в аккреционном диске. Действие описанного механизма было численно исследовано ранее только в рамках двумерного приближения, поэтому целью текущей работы является проведение полномасштабного трехмерного моделирования. Исследуемые процессы описываются в рамках системы уравнений идеальной газовой динамики. В статье кратко изложен метод их численного интегрирования, который основан на консервативной конечно-разностной схеме и решении задачи Римана о распаде произвольного разрыва. В качестве начальных данных используется стационарное газовое состояние тороидальной формы, окруженное веществом с низкой плотностью и давлением. На следующем шаге вносятся малые возмущения одной из газодинамических переменных. Проведенное моделирование и ан-ализ результатов численных расчетов показывают возникновение вихревых структур в сдвиговом течении трехмерного аккреционного диска. Их движение сопровождается перераспределением вещества и углового момента в объеме диска, приводящим к аккреции вещества на центральное тело.

Ключевые слова: аккреционные диски, сдвиговая неустойчивость, крупномасштабные вихревые структуры, перенос углового момента, аккреция вещества

Список литературы

  1. М. В. Абакумов, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 73 (3), 407 (1996).

  2. O. A. Kuznetsov, R. V. E. Lovelace, M. M. Romanova, and V. M. Chechetkin, 514 (2), 691 (1999).

  3. Н. И. Шакура, Астрон. журн. 49 (5), 921 (1972).

  4. J. F. Hawley, 528 (1), 462 (2000).

  5. Е. П Велихов, ЖЭТФ 36 (5), 1398 (1959).

  6. S. A. Balbus and J. F. Hawley, 376, 214 (1991).

  7. H. H. Klarh and P. Bodenheimer, 582 (2), 869 (2003).

  8. O. M. Belotserkovskii, V. M. Chechetkin, S. V. Fortova, A. M. Oparin, Yu P. Popov, A. Yu. Lugovsky, and S. I. Mu-khin, Astron. Astrophys. Trans. 25 (5–6), 419 (2006).

  9. O. M. Belotserkovskii, A. M. Oparin, and V. M. Chechetkin, Turbulence: new approaches (Cambridge Intern. Sci. Pub., 2005).

  10. А. Ю. Луговский, Ю. П. Попов, Журн. вычисл. мат. и мат. физики 55 (8), 1444 (2015).

  11. А. Ю. Луговский, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 89 (2), 120 (2012).

  12. А. Ю. Луговский, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 85(10), 901 (2008).

  13. Е. П. Велихов, А. Ю. Луговский, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 84 (2), 177 (2007).

  14. Т. Г. Елизарова, А. А. Злотник, М. А. Истомина, Астрон. журн. 95 (1), 11 (2018).

  15. Т. Г. Елизарова, М. А. Истомина, Квазигазодинамический алгоритм для полярной системы координат и пример численного моделирования неустойчивостей в аккреционном диске, Препринт ин-та прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН № 92 (2016).

  16. P. Collela and P. R. Woodward, J. Comput. Phys. 54 (1), 174 (1984).

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Астрономический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал