关于热辐射吸积流的对流不稳定性

有多少可用的气体最终能落入黑洞是一个重要问题。它决定了吸积流的观测外观，也与黑洞质量和自旋的演化有关。先前对热吸积流的二维流体动力学模拟发现，由于熵向内增加，流动是对流不稳定的。结果，质量吸积率向内减小，即只有一小部分吸积气体能落入黑洞，而其余部分在对流涡旋中循环或在对流外流中损失。这些模拟通常忽略了辐射。然而，在许多情况下，辐射冷却很重要。在明亮热吸积流（LHAF）状态下，辐射冷却甚至强于粘性耗散。在一维情况下，这意味着熵向内增加会变慢，或者在LHAF情况下熵甚至向内减小。因此，我们预期当辐射冷却重要时，对流不稳定性会变弱或完全消失。为了检验这一预期的有效性，本文对具有强辐射冷却的热吸积流进行了二维流体动力学模拟。我们发现，与辐射可忽略的情况相比，对流仅略微减弱。即使LHAF仍然强烈对流不稳定，其吸积率的径向分布也相应变化很小。我们发现原因是，在二维情况下熵仍然向内增加。