翘曲天体物理盘的局域与全局动力学

当天体物理盘中存在错位，或平坦盘因外力作用变得不稳定时，盘就会发生翘曲。翘曲盘的形状和质量分布的演化不仅受外部影响驱动，还受内部力矩驱动，该力矩通过盘传输角动量。该力矩依赖于由与翘曲相关的振荡压力梯度驱动的内部流动，以及在小尺度上运行的物理过程（可能包括不稳定性和湍流）。我们引入了一个用于详细研究翘曲盘的局域模型。从Goldreich & Lynden-Bell的剪切片出发，我们通过坐标变换施加轨道平面的振荡几何。这种翘曲剪切片（或盒子）适用于流体动力学、磁流体动力学等的解析和计算处理，并可用于计算驱动盘大尺度演化的内部力矩。局域模型中最简单的流体动力学状态是水平均匀的层流，以轨道频率振荡。这些对应于Ogilvie先前工作中发现的翘曲盘非线性解，我们对该理论给出了另一种推导和推广。在配套论文中，我们表明这些层流通常是线性不稳定的，尤其是当盘接近开普勒且粘度较低时。局域模型可用于未来工作，以确定翘曲盘流体动力学不稳定性的非线性结果，及其与其他不稳定性（如磁旋转不稳定性）的相互作用。