强磁场穿透薄吸积盘的稳定性

我们研究了固定于薄吸积盘的极向磁场的稳定性。沿盘平面的二维水动力学随网格-based 数值仿真进行，包括垂直积分磁力。盘外部的三维磁场在势场近似下从盘中磁通密度分布计算得出。对于均匀旋转的盘，我们数值确认了 Spruit, Stehle & Papaloizou (1995) 所预测的交叉不稳定性。根据剪切薄片模型的预测，具有 Kepler 旋转的盘在磁力对引力的支撑贡献较小时被剪切稳定。当该支撑作用显著时，我们发现一种全球不稳定性，其将角动量向外输运并允许质量向内吸积。该不稳定性呈 $m=1$ 旋转的“新月形”结构，类似于先前在压力支撑盘中发现的纯水动力非线性不稳定性。一种初始面积质量密度 $\Sigma(r)$ 和 $B_{\mathrm{z}}(r)$ 随半径呈幂律衰减的模型显示，在约 6 个轨道周期内出现暂态质量吸积，随后趋于一种面积密度和场强随半径约呈指数衰减的状态。我们认为，这种不稳定性可能是具有足够强的极向磁场以抑制磁湍流的盘的主要角动量输运机制，尤其适用于喷流产生盘。