湍流混合吸积盘中的热稳定性

标准薄吸积盘模型预测，围绕恒星级质量黑洞的吸积盘一旦光度超过 $L>0.02 L_{\rm Edd}$，将变为辐射压主导并出现热不稳定性。然而观测显示，X 射线双星高/软态下的吸积盘在 $0.01 L_{\rm Edd} < L < 0.5 L_{\rm Edd}$ 范围内表现出极小的变异性，这意味着自然界中的这些吸积盘实际上相当稳定。为调和这一矛盾，我们研究了包含垂直能量传输湍流和对流模式的单区吸积盘模型。我们发现这两种混合机制均具有稳定效应，使得吸积盘保持热稳定的光度 $L$ 阈值得以提高。对于恒星级质量黑洞系统，仅对流作用使该阈值的提升幅度较小，最高可达爱丁顿光度的约 5%。然而，湍流混合的影响更为显著——在合理假设下，该阈值可升至爱丁顿光度的约 20%。在具有超高效湍流混合的乐观模型中，我们甚至发现了对所有吸积率都完全热稳定的解。对于超大质量黑洞也获得了类似结果，不同的是所有临界吸积率的爱丁顿比率均降低了约一个数量级。