辐射主导型吸积盘中光子气泡不稳定性效应

我们考察了光子气泡不稳定性在辐射主导型吸积盘中的作用，这类吸积盘存在于活跃星系核和 X 射线双星系统中心的黑洞周围。使用二维和三维数值辐射 MHD 计算对小尺寸盘块进行分析。波长小于气体压力尺度高度的模式在表层处的生长速度快于轨道频率。观察到的最快生长率为轨道频率的 5 倍，发生在近垂直的磁场上。线性模式的光谱与 WKB 分析一致，表明在不可解析尺度上仍可实现更快的生长，其生长率最大与重力成正比，与气体声速成反比。到达非线性幅度的扰动会变形成类似一维周期非线性解析解的冲击波列。由于传播速度的差异，相邻前沿会合并，随着时间推移，冲击波的间距和幅度会增加。生长受磁场强度的限制，当Ram压力超过磁压时，结构会被破坏。最大的水平密度变化幅度与磁压与气体压力之比相似，在我们的计算中超过 100。 在所考虑的条件下，辐射通过非均匀流体的扩散速度是通过初始水平平衡流体的 5 倍，净冷却率也比没有磁场且仅考虑对流的类似计算高出数倍。这些结果表明光子气泡可能在冷却辐射主导型吸积盘中发挥重要作用。