环双星吸积盘的粘性流体动力学模拟：变异性、准稳态与角动量转移

我们对环双星盘进行了数值模拟，在覆盖双星共轨区域外部扩展盘的极坐标网格上求解粘性流体动力学方程。我们采用精心控制的外边界条件和长期积分，以确保盘达到准稳态，此时双星上的时间平均质量吸积率 $\langle\dot{M}\rangle$ 与外盘的质量供给率相匹配。我们重点关注质量相当且具有广泛偏心率 ($e_\mathrm{B}$) 范围的双星系统。对于 $e_\mathrm{B} \lesssim 0.05$，双星的质量吸积率以约 $5$ 倍双星轨道周期进行调制；否则以双星轨道周期调制。环双星盘的内部区域 ($r \lesssim 6 a_\mathrm{B}$) 通常会变得具有相干偏心率。对于低和高 $e_\mathrm{B}$，盘的拱线围绕双星进动；但对于中间 $e_\mathrm{B}$ ($0.2 - 0.4$)，它反而与双星的拱线锁定。通过考虑由平流、粘性应力和引力矩引起的穿过盘的角动量输运平衡，我们确定了双星的时间平均净角动量转移率 $\langle\dot{J}\rangle$。比角动量 $l_0 = \langle\dot{J}\rangle/\langle\dot{M}\rangle$ 非单调地依赖于 $e_\mathrm{B}$。与之前的主张相反，我们发现对于大多数 $e_\mathrm{B}$，$l_0$ 为正，这意味着双星接收净角动量，可能导致其间距随时间增大。最小 $l_0$ 出现在中间 $e_\mathrm{B}$ ($0.2 - 0.4$) 处，对应于内部偏心盘与双星拱线对齐的机制。