几何薄盘的相对论性、黏性、辐射流体动力学模拟 II. 盘变异性

我们对围绕恒星质量黑洞的 Shakura-Sunyaev 薄盘的二维黏性辐射流体动力学数值模拟进行了详细的变异性分析。盘模型初始化于热平衡曲线的气体压主导支与辐射压主导支，质量吸积率范围从 $\dot{M} = 0.01 L_\mathrm{Edd}/c^2$ 到 $10 L_\mathrm{Edd}/c^2$。对数值模拟盘的时间变化分析揭示了多种稳健的相干振荡。考虑局域质量通量变异性，我们发现发生于最大径向本轮频率 $3.5\times 10^{-3}\,t_\mathrm{g}^{-1}$ 的振荡，可能是被俘获基频 ${\it g}$ 模的特征。尽管存在于每个模拟模型中，被俘获 ${\it g}$ 模特征在气体压主导情形下最为显著。盘中的总压力涨落强烈暗示驻波 ${\it p}$ 模的存在，部分被俘获于靠近 ISCO 的内盘，部分出现于盘的中外区。已知对于非旋转黑洞，被俘获 ${\it g}$ 模频率与最大径向本轮频率仅相差 $0.01\%$，我们额外模拟了一个无量纲黑洞自旋参数 $a_* = 0.5$ 的初始气体压主导盘。旋转黑洞情形下的振荡频率确认该振荡确为被俘获 ${\it g}$ 模。我们报告的所有数值模型还显示出一组发生于垂直本轮与呼吸模频率处的高频振荡。垂直振荡与近似发生于径向本轮频率的振荡呈现 3:2 频率比，这可能在观测到的双峰高频准周期振荡中具有天体物理意义。