使用多群辐射流体力学模拟原恒星塌缩 I. 第一次塌缩

辐射输运在恒星形成过程中起着重要作用。许多冷气体云引力塌缩随后形成原恒星核的模拟采用灰体辐射输运处理与流体力学耦合。然而，主导消光的尘埃不透明度随频率变化很大。本文采用频率依赖的辐射输运来研究不透明度变化对拉森第一核心性质的影响。我们在一个一维辐射流体力学代码中使用多群M1矩模型模拟1太阳质量云核的球对称塌缩。使用五个不同温度范围的单色尘埃不透明度来计算每个频率群内的普朗克和罗斯兰平均。结果与先前研究非常一致，灰体与多群模拟之间仅观察到微小差异。对于相同的中心密度，多群模拟倾向于产生半径和中心温度略高的第一核心。我们还模拟了10和0.1太阳质量云的塌缩，结果表明第一核心的性质与初始云质量无关，灰体与多群模型之间同样没有重大差异。对于拉森第一次塌缩（温度低于2000 K），绝大多数辐射能量位于红外波段，系统光学厚。在此范围内，只要不透明度在远小于普朗克函数宽度的尺度上没有大的变化，灰体近似就能很好地再现正确的不透明度。然而，在塌缩后期，当存在高能辐射（紫外和X射线）且物质与辐射强烈退耦时，预计多群方法将产生更重要的差异。