冷却气体盘中引力不稳定性的非线性结果

薄的、开普勒型盘在大尺度上普遍会变得引力不稳定。我使用razor薄、局部的数值模型研究此类不稳定性的非线性结果。以恒定冷却时间 t_c 为特征的冷却驱动了该不稳定性。我从解析上表明，如果盘能够达到稳态，即湍流耗散带来的加热平衡了冷却，则无量纲角动量通量密度 $\alpha = ((9/4) \gamma (\gamma-1) \Omega t_c)^{-1}$。数值实验表明：（1）若 t_c \gtrsim 3\Omega^{-1}，则盘达到稳态、引力-湍流状态，此时 Q \sim 1，冷却被湍流耗散的加热所平衡；（2）若 t_c \lesssim 3\Omega^{-1}，则盘破碎，可能形成行星或恒星；（3）在稳态、引力-湍流状态下，面密度结构具有特征物理尺度 $\sim 64 G \Sigma/\Omega^2$，该尺度独立于计算域的大小。