等温空洞与激波的动态演化模型

我们探索了在自引力作用下嵌入球对称等温气体中的中心空洞的自相似流体动力学演化。更具体地说，我们研究了在等温气体中以恒定径向速度膨胀的空洞，并构建了所有可能的无激波或有激波包围外壳的空洞解。我们检查了空洞边界和外壳的性质。无激波的空洞都被过密壳层所包围，并且外壳中可能发生内流或外流。这些解被称为类型$\mathcal{X}$空洞解，根据它们在声速临界线(SCL)上的特征行为进一步分为子类型$\mathcal{X}_{\rm I}$和$\mathcal{X}_{\rm II}$。外壳中有激波的空洞解被称为类型$\mathcal{Z}$空洞，可以具有致密和准光滑的边缘。渐近地，外流、微风、内流、吸积和静态外壳都可能包围这种类型$\mathcal{Z}$的空洞。分析了等温激波前沿上恒定和变化温度两种情况；它们分别被称为类型$\mathcal{Z}_{\rm I}$和$\mathcal{Z}_{\rm II}$空洞激波解。我们应用“相网匹配程序”来构建各种自相似空洞解。我们还分析了空洞产生机制，并描述了几种天体物理应用。通过包含自引力、气体压力和激波，我们的等温自相似空洞(ISSV)模型适用于各种天体物理系统，如行星状星云、星际介质中的热气泡和超级气泡以及超新星遗迹。