Bardeen-Petterson效应的流体动力学模拟
天体物理学
2009-10-31 v1
摘要
我们展示了围绕旋转致密天体（如黑洞和中子星）轨道运行的吸积盘的SPH模拟，并研究了由Bardeen-Petterson效应产生的翘曲盘结构。我们计算了盘比角动量矢量与黑洞比角动量矢量对齐的过渡半径。我们重点关注翘曲动力学由弯曲波传播控制的参数范围，但也考虑了翘曲受扩散而非波传播影响的模型，并且能够研究完全非线性区域。由于流体动力学或压力效应，在所研究的参数范围内，过渡半径总是远小于Bardeen & Petterson (1975)所得到的结果。对于中平面马赫数约为10的盘，过渡发生在10-16个引力半径之间；而对于马赫数约为30的盘，过渡发生在约30个引力半径处。发现马赫数为5的更厚盘不会产生可辨别的翘曲结构。黑洞-盘对齐速率与Ress (1978)的想法一致，对齐扭矩的行为似乎源于吸积物质在Bardeen & Petterson (1975)的更大过渡半径处转移其未对齐的角动量分量。在计算中纳入爱因斯坦进动既改变了翘曲盘结构，也与线性分析一致，由于非开普勒势对翘曲传播的影响，对齐速率提高了多达4倍。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0001439,
title = {Hydrodynamic Simulations of the Bardeen-Petterson Effect},
author = {Richard P. Nelson and John C. B. Papaloizou},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0001439},
year = {2009}
}
备注
18 pages, 14 figures. Accepted for publication in M.N.R.A.S. A version with posctcript figures included can be obtained from http://www.maths.qmw.ac.uk/~rpn