吸积流的广义相对论辐射流体动力学：II. 处理刚性源项并探索物理局限性
高能天体物理现象
2015-06-05 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们介绍了一种隐式-显式(IMEX)龙格-库塔数值格式的实现，用于将广义相对论流体动力学与光学厚辐射场耦合，应用于两个现有的GR-流体动力学代码。我们认为这种改进的必要性自然出现在天体物理相关的区域，其中光学厚度很高，因为方程变得刚性。通过执行几个一维测试，我们验证了代码处理这种刚性的新能力，并显示了一致性。然后，仍然在一维中，我们计算了球对称吸积到Schwarzschild黑洞的亮度与吸积率图，并与先前的工作吻合良好。最后，我们重新审视了二维中的超音速Bondi Hoyle Lyttleton (BHL)吸积，现在我们可以展示低至T~10^6 K的现实温度模拟。在这里我们发现辐射压力起着重要作用，但也发现这些高度动态的设置将我们的近似处理推向了物理适用性的极限。辐射流体动力学BHL流的主要特征表现为：(i) 有效绝热指数接近gamma_effective ~ 4/3；(ii) 吸积率比没有辐射压力时低两个数量级；(iii) 光度估计在爱丁顿极限附近，因此整体辐射效率低至eta ~ 10^{-2}；(iv) 在激波区域强烈偏离热平衡；(v) 没有出现翻转不稳定性。我们得出结论，当前的光学厚辐射传输近似即使在偏离平衡的设置中也确实比纯流体动力学提供了实质性的物理改进，并且一旦与光学薄处理相结合，很可能成为研究大量天体物理系统中吸积流的基本工具。
引用
@article{arxiv.1206.6662,
title = {General relativistic radiation hydrodynamics of accretion flows: II. Treating stiff source terms and exploring physical limitations},
author = {Constanze Roedig and Olindo Zanotti and Daniela Alic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.6662},
year = {2015}
}
备注
15 pages, MNRAS accepted