辐射流体动力学中的热不稳定性：不稳定性机制、位置依赖的 S 形曲线与衰减曲线
高能天体物理现象
2022-09-07 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
局部热不稳定性可合理解释许多不同天体物理环境中多相气体的形成，但该理论仅在辐射流体动力学（RHD）方程的光学薄极限下被充分理解。此处我们为从这一极限过渡到采用灰 opacity 形式的完整 RHD 处理奠定基础。我们考虑一种情形：当主要辐射过程为自由-自由冷却与康普顿加热时，气体因辐射场硬化而变得热不稳定。我们确认这可通过两种方式发生：（i）当康普顿温度随时间升高，源于硬 X 射线成分强度或能量的上升；以及（ii）当衰减降低了热成分的通量，使康普顿温度随板层深度而增加。两种方式都可能出现在活动星系核的宽线区，那里气体柱可为电离束缚。在衰减显著的此类情形中，热平衡解曲线变为位置依赖，不再足以用单一平衡曲线评估受辐照气体柱在所有深度处的稳定性。我们展示了为此目的如何分析一条新的平衡曲线——衰减曲线，并表明根据 Field 不稳定性判据，该曲线上负斜率意味着只要气体温度随深度增加，恒密度板层便是热不稳定的。
引用
@article{arxiv.2207.04032,
title = {Thermal instability in radiation hydrodynamics: instability mechanisms, position-dependent S-curves, and attenuation curves},
author = {Daniel Proga and Tim Waters and Sergei Dyda and Zhaohuan Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.04032},
year = {2022}
}
备注
10 pages, 1 figure, version slightly revised and accepted to ApJ Letters