吸积盘中椭圆涡旋的稳定性

(精简版) 吸积盘中大尺度、长寿命的二维涡旋的存在性已争论了十多年。它们在多个二维盘模拟中自发出现，并已知通过尘埃捕获过程加速星子形成。然而，这些结构在三维扰动下的稳定性问题仍未完全理解，这对其长期存续性提出了质疑。目的: 我们基于线性分析和若干非线性模拟，展示了嵌入吸积盘的椭圆涡旋三维稳定性的新结果。方法: 我们推导了控制椭圆涡旋核心中三维扰动的线性化方程，并证明它们可以简化为一个Floquet问题。我们在天体物理条件下数值求解该问题，并给出了若干可解释失稳机制的解析极限。最后，将线性分析结果与一些高分辨率模拟进行了比较。结果: 我们表明，大多数反气旋式涡旋由于周转时间与局部epicyclic振荡周期之间的共振而不稳定。此外，我们证明强垂直分层不会产生任何额外的稳定纵横比区域，但会显著降低相对较弱(因此拉长)涡旋的增长率。结论: 椭圆涡旋总是不稳定的，无论水平或垂直纵横比如何。然而，这种不稳定性可能很弱，且通常在小尺度上发现，使其难以在低阶有限差分模拟中检测到。