广义相对论吸积盘的稳定性

围绕黑洞的自引力相对论性吸积盘可以在多种天体物理场景中作为瞬态结构形成，例如双中子星并合、黑洞-中子星并合以及大质量恒星的核坍缩。我们使用THOR代码，在全广义相对论框架下通过三维流体动力学模拟，探索了此类吸积盘对失控不稳定性及非轴对称不稳定性的稳定性。我们采用理想流体近似，并使用$\Gamma=4/3$的$\Gamma$律状态方程对盘物质进行建模。我们研究了围绕非旋转黑洞的三个盘模型，其盘与黑洞的质量比分别为0.24、0.17和0.11。由于初始数据中的度规混合，我们所有的初始模型都包含一个初始轴对称扰动，该扰动会引发径向盘振荡。尽管存在这些振荡，我们的模型在最初的几个轨道周期内并未发展出失控不稳定性。相反，所有模型都在动力学时间尺度上发展出不稳定的非轴对称模式。我们观察到两种不同类型的不稳定性：Papaloizou-Pringle不稳定性以及所谓的中介型不稳定性。方位角数$m=1$的非轴对称模式的发展伴随着黑洞的向外螺旋运动，这在某些情况下显著放大了$m=1$模式的增长率。总体而言，我们的模拟表明，盘模型中不稳定的非轴对称模式的特性在定性上与牛顿理论中的结果相似。