从第一性原理证明磁普朗特数吸积盘不稳定性

理解是什么决定了吸积盘中MHD湍流的强度是一个具有根本理论和观测重要性的问题。在这项工作中，我们利用3D MHD模拟研究湍动吸积盘应力($\alpha$)对磁普朗特数(Pm)的依赖性是否足够敏感以诱导热-粘不稳定性。我们首先通过进行一系列局部剪切盒模拟，调查先前许多作者发现的$\alpha$-Pm依赖性具有物理还是数值起源。我们发现当同时提高数值分辨率并降低粘性和电阻耗散系数的绝对值时，明确的$\alpha$-Pm依赖性持续存在。这指向$\alpha$-Pm依赖性的物理起源。使用进一步一组包含真实湍流加热和辐射冷却的模拟，并赋予Pm对等离子体温度和密度的真实物理依赖，我们证明$\alpha$-Pm依赖性足够强以导致局部不稳定性。我们通过映射盘的局部热平衡曲线确认该不稳定性表现为不稳定极限环。这是首个从第一性原理证明Pm不稳定性的自洽MHD模拟。该结果很重要，因为物理Pm不稳定性将导致加热和冷却锋的全球传播，以及在与黑洞双星中观测到的硬/软态转换相容的时间尺度上盘状态之间的转换。