辐射主导吸积盘的热稳定性研究

我们研究了辐射主导盘的长期热稳定性，其中垂直结构由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的 MHD 湍流耗散加热与光球层辐射冷却之间的平衡自洽确定。计算采用了局部剪切盒近似，并利用 Athena MHD 代码中最近开发的辐射传输模块，该模块基于可变爱丁顿张量而非假设的局部封闭关系。在 MRI 饱和后，在许多情况下，盘在多个热时标内保持稳定的垂直结构。然而，在水平方向盒尺寸至少为一个压力标高的所有情况下，与盘内 MRI 湍流和发电机作用相关的波动最终会触发热失控，导致盘膨胀或收缩直至计算必须终止。在失控期间，加热和冷却速率对总压力的依赖性满足经典热不稳定性的最简单判据。我们确定了几个物理原因，解释了为何我们模拟中观察到的热失控与标准$\alpha$盘模型不同，例如：在最大辐射压力下，辐射平流对垂直能量通量的贡献不可忽略；大部分耗散并不发生在盘的中平面；耗散标高随中平面压力的变化慢于密度标高的变化。我们讨论了我们的结果与先前发表的结果有何不同及其原因。这种热失控行为可能对解释观测系统中的时间变异性具有重要意义，但在做出详细预测之前，需要进行完全的全局模拟来研究饱和状态。