3D 气体盘引力不稳定性的非线性分析

足够致密且足够冷却的天体物理盘在轴向对称结构形成方面线性不稳定。在实际情况下，略低于该不稳定性阈值的线性稳定盘常常形成螺旋结构，并可随后发生碎片化或表现出自维持湍流的状态，取决于盘冷却的速度。这引出了一个问题：在线性稳定 regime 中，这种湍流如何可能？我们提出了一种非线性机制来解释这一现象。我们发现在靠近不稳定性阈值的线性稳定 3D 盘中，解析地得到弱非线性轴对称次临界孤立平衡解。这些“孤子”解的能量仅略高于均匀盘，结构本身预计会对非轴向扰动不稳定。通过这种方式，这些次临界孤立平衡突显了一种非线性不稳定性，为线性稳定盘达到湍流状态提供了可能的途径。