气体类天体盘的引力不稳定性与仿射动力学

我们在气体类天体盘理论的多个方面进行发展，探讨盘自身引力在盘结构和动力学中的重要贡献。我们表明，内部引力势可以展开为盘比例 (或盘中结构比例) 的幂次，并分为近距离和远距离贡献。我们对一大类盘模型的垂直水平结构进行分析，既分析也数值计算，表明关于内部引力势能的近距离贡献可表示为以面密度和垂直尺度高度为变量的近乎普适形式。我们从而发展出一种描述 (通常非水平平衡) 自引力盘动力学的仿射模型，其中该势能贡献在盘平面上充当引力压力。该引力压力与气体压力相结合，显著放大气体压力，从而允许我们定义增强有效声速和 Toomre 稳定参数 Q 用于自引力盘。我们确认该理论能较准确地再现面向轴向引力不稳定性在垂直结构解析的盘上的发生。其中，关键波长约为垂直尺度高度的二十倍，这有助于证明仿射模型有效性。弱非线性理论通常也表现出亚临界行为，在线性稳定 regime Q > 1 的情况下可找到有限幅值的平衡解，当等温指数小于 1.50 时。