厚盘关于黑洞的跌落不稳定性I:恒定角动量情形

我们报告了关于厚盘跌落不稳定性的数值研究结果。这一不稳定性是大多数宇宙伽马射线暴模型中的重要问题，其中心发动机即是由一颗围绕黑洞的厚盘系统构成。我们进行了大量时依赖数值模拟，以探索该不稳定性的出现情况。本研究采用完全相对论水动力学代码进行，一般相对论水动力学方程被形式化为超厄尔米特型守恒型系统并采用合适的Godunov型格式求解。我们构建了围绕Schwarzschild黑洞的恒定角动量厚盘。进一步地，厚盘的自重被忽略，黑洞的演化被假设为一系列质量变化的精确Schwarzschild黑洞的序列。黑洞质量的增加因此由跨越事件视界的质量吸积率决定。在与此前基于稳态模型的研究一致的情况下，我们发现随着黑洞质量增大，厚盘将变得不稳定。我们的水动力学模拟显示，在所考虑的各种盘-洞质量比（从1到0.05）下，跌落不稳定性在数个轨道周期内（通常为几十毫秒，绝不超过1秒）即迅速出现。我们简要讨论了本结果在伽马射线暴背景下的意义。