介绍两种改进的吸积盘流体动力学模拟中辐射冷却近似方法

许多天体物理系统的演化强烈依赖于加热和冷却之间的平衡，特别是巨型分子云中的恒星形成和年轻原恒星系统的演化。原恒星盘容易受到引力不稳定性的影响，这在其演化和行星形成中起着关键作用。不稳定性的强度取决于系统损失热能的速率。为了研究这些系统的演化，我们需要辐射冷却近似，因为完整的辐射转移通常计算成本过高，无法与流体动力学模型耦合。在此，我们提出了两种新的计算辐射冷却的近似方法，它们利用了多方冷却近似。这种方法引入了一个假设，即每个气体包都位于一个球形伪云内，随后可用于近似光学深度。第一种方法结合了 Stamatellos 等人和 Lombardi 等人提出的方法，以分别克服每种方法在低光学深度和高光学深度下的局限性。第二种方法即“改进的 Lombardi”方法，专为自引力盘量身定制。它使用自引力盘的解析标高修改了 Lombardi 等人方法中的标高估计。我们表明，改进的 Lombardi 方法为碎裂盘中的柱密度提供了极好的近似，而在该状态下，现有方法无法恢复团块和螺旋结构。因此，我们推荐这种改进的辐射冷却方法用于更现实的自引力盘模拟。