测试自引力吸积盘中传输过程的局域性——II. 大质量吸积盘的情况

本文扩展了我们前一工作 (Lodato & Rice 2004) 对冷却气体吸积盘中引力不稳定性引起的传输特性的分析，至吸积盘质量接近中心天体的情形。为此，我们进行了大质量吸积盘的全局三维光滑粒子流体动力学模拟。这些新的模拟显示出与较小质量情况相比更为复杂的时序演化。而在小质量吸积盘情况下，容易建立一种自调节、准稳态状态（特征为稳定参数 $Q$ 的径向轮廓大致保持恒定），但在大质量吸积盘情况下，我们观察到初始瞬态的发展，随后在某些模拟中趋于自调节稳态，或在其他模拟中出现一系列具有低方位角波数 $m$ 的反复螺旋事件。最后一种情况下的吸积因此可以是高度可变过程。另一方面，我们发现吸积盘的世界面演相对较为缓慢。事实上，由自引力引起的应力的时间平均值导致的吸积时间尺度远长于动力学时间尺度，这与之前的等温吸积盘大质量模拟形成鲜明对比。我们还将得到的应力张量与基于局域传输理论的预期进行比较，发现全球波能传输没有显著证据。