大质量恒星形成早期阶段的磁场 - I. 吸积与盘演化

我们在大质量恒星形成的背景下，展示了坍缩的 100 M_\sun 质量核心的模拟。详细研究了初始旋转能量和磁能的变化对大质量恒星形成的影响。我们重点关注吸积率，以及在什么条件下，大质量原恒星在非常早期的演化阶段能够形成大质量的开普勒盘。为此，我们进行了 12 次具有不同初始条件的模拟，覆盖了参数空间中的广泛范围。磁流体动力学（MHD）方程在理想 MHD 假设下求解。我们发现，当归一化到临界值的质量-磁通量比 \mu 低于 10 时，非常早期阶段的开普勒盘形成受到抑制，这与一系列低质量恒星形成模拟的结果一致。这是由于非常高效的磁制动导致角动量几乎瞬间从盘中移除。对于对应于 \mu > 10 的弱磁场，会建立起半径超过 100 AU 的、由离心力支撑的大尺度盘。稳定性分析表明，这些盘在磁场支持下抵抗引力引起的扰动，并倾向于形成单星而非多个天体。我们发现原恒星吸积率的量级为每年几个 10^-4 M_\sun，考虑到初始条件覆盖的大范围，不同模拟之间的吸积率变化仅约 3 倍。我们将这一事实归因于磁场的两个相互竞争的效应。一方面，磁制动通过移除盘的角动量来增强吸积，从而降低了对抗引力的离心支撑。另一方面，磁压和磁张力的联合效应通过向盘中的气体施加向外的力来对抗引力，从而减少了向原恒星的吸积。