层状盘中的水动力剪切不稳定性

我们讨论了天体物理吸积盘对尺度远小于垂直高度的非轴向性扰动的动力学不稳定性可能性。该不稳定性通过三种方法进行研究:一种基于能量积分的方法,允许确定稳定性的充分条件;一种使用 WKB 方法,允许确定不稳定性的必要且充分条件;以及一种通过数值求解的方法。这种线性不稳定性发生在任何无粘性在分层的微分旋转流体中,只要满足刚性、无应力或周期边界条件,且角速度 $\Omega$ 随着半径 $r$ 的增加而减小。在不太小的分层情况下,其增长率为 $\Omega$ 的一个分数。数值研究了粘性耗散和热扩散对该不稳定性的影响,重点关注 $d \ln \Omega / d \ln r =-3/2$ (即 Keplerian 情形)的情况。发现强分层和大耗散具有抑制作用。推导了典型盘中该不稳定性发生的临界分层和黏性数。我们提议这些线性模式的自发生成是盘中尤其是弱离子化盘中湍流的来源。