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简单对流吸积流(SCAFs):解释致密吸积体周围热吸积流的$\approx-1$密度标度

高能天体物理现象 2023-07-19 v2

摘要

近期模拟发现,致密吸积体上的热气体吸积通常高度湍流且无盘,并呈现斜率αρ1\alpha_\rho\approx-1的幂律密度剖面。这些结果与观测约束一致,但不匹配现有的辐射低效吸积流自相似解。我们为这类新吸积流发展了一种理论,称之为简单对流吸积流(SCAFs)。我们使用一组流体动力学模拟给出SCAFs的极简示例,并发展解析理论以解释和预测关键流性质。我们证明流中的湍流由局地对流驱动,并论证径向动量平衡连同对流湍流的近似上下对称性给出αρ=1± few 0.1\alpha_\rho=-1\pm~{\rm few}~0.1。经验上,对于γ5/3\gamma\approx 5/3的绝热流体模拟,我们得到αρ0.8\alpha_\rho\approx-0.8;所得吸积率(相对于Bondi吸积率)M˙/M˙B(racc/rB)0.7\dot M/\dot M_{\rm B}\sim (r_{\rm acc}/r_{\rm B})^{0.7}与Sgr A*、M87*及若干风喂SgXB中观测到的吸积率非常吻合。我们还论证SCAFs的性质对冷却和磁场等附加物理成分相对不敏感;这解释了其在不同天体物理系统模拟中普遍出现的原因。

关键词

引用

@article{arxiv.2305.09737,
  title  = {Simple convective accretion flows (SCAFs): Explaining the $\approx-1$ density scaling of hot accretion flows around compact accretors},
  author = {Wenrui Xu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09737},
  year   = {2023}
}

备注

16 pages, 8 figures. Accepted for publication in ApJ