引力不稳定性主导盘的动力学与演化

我们推导了描述具有任意旋转曲线的薄轴对称气体与恒星盘的演化方程，该盘通过吸积释放的能量与湍流衰减损失的能量之间的平衡，维持在边缘引力不稳定和能量平衡状态。我们并未采用参数化的α描述，而是利用边缘引力不稳定性条件自洽地确定随位置和时间变化的输运率。我们证明，存在一种由引力不稳定性主导的盘的稳态构型，并且当吸积率足够大时，即使考虑恒星形成，该稳态也能持续存在。对于处于此状态的盘，我们解析地确定了速度弥散、面密度以及质量和角动量输运率作为气体质量分数、旋转曲线和盘边缘外部吸积率的函数。我们表明，初始非稳态的盘将在盘的黏滞时标上演化为稳态，当吸积率高时，该时标与轨道周期相当。最后，我们讨论了这些结果对广泛环境（包括高红移星系、本地星系的外部气体盘以及原恒星周围的吸积盘）中盘结构的启示。