Формирование и эволюция крупномасштабных вихревых структур в аккреционных звездных дисках
- Авторы: Ливенец З.Д.1,2, Луговский А.Ю.3
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
- ФГУП Всероссийский научно-исследовательский ин-т автоматики им. Н.Л. Духова
- Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша
- Выпуск: Том 100, № 12 (2023)
- Страницы: 1144-1161
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0004-6299/article/view/233452
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0004629923120058
- EDN: https://elibrary.ru/CYIMRC
- ID: 233452
Цитировать
Аннотация
Объяснение причин переноса углового момента в аккреционных звездных дисках является важной астрофизической задачей, поскольку именно этот процесс определяет темп аккреции вещества на центральное гравитирующее тело. Ранее в рамках двумерного подхода было показано, что внесение возмущений малой амплитуды в поток вещества диска приводит к возникновению сдвиговой неустойчивости. Данный процесс сопровождается развитием крупномасштабных вихревых структур. Их движение и эволюция приводят к перераспределению углового момента в аккреционном диске. Действие описанного механизма было численно исследовано ранее только в рамках двумерного приближения, поэтому целью текущей работы является проведение полномасштабного трехмерного моделирования. Исследуемые процессы описываются в рамках системы уравнений идеальной газовой динамики. В статье кратко изложен метод их численного интегрирования, который основан на консервативной конечно-разностной схеме и решении задачи Римана о распаде произвольного разрыва. В качестве начальных данных используется стационарное газовое состояние тороидальной формы, окруженное веществом с низкой плотностью и давлением. На следующем шаге вносятся малые возмущения одной из газодинамических переменных. Проведенное моделирование и ан-ализ результатов численных расчетов показывают возникновение вихревых структур в сдвиговом течении трехмерного аккреционного диска. Их движение сопровождается перераспределением вещества и углового момента в объеме диска, приводящим к аккреции вещества на центральное тело.
Об авторах
З. Д. Ливенец
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ; ФГУП Всероссийский научно-исследовательский ин-т автоматики им. Н.Л. Духова
Email: alex_lugovsky@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Москва
А. Ю. Луговский
Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша
Автор, ответственный за переписку.
Email: alex_lugovsky@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- М. В. Абакумов, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 73 (3), 407 (1996).
- O. A. Kuznetsov, R. V. E. Lovelace, M. M. Romanova, and V. M. Chechetkin, 514 (2), 691 (1999).
- Н. И. Шакура, Астрон. журн. 49 (5), 921 (1972).
- J. F. Hawley, 528 (1), 462 (2000).
- Е. П Велихов, ЖЭТФ 36 (5), 1398 (1959).
- S. A. Balbus and J. F. Hawley, 376, 214 (1991).
- H. H. Klarh and P. Bodenheimer, 582 (2), 869 (2003).
- O. M. Belotserkovskii, V. M. Chechetkin, S. V. Fortova, A. M. Oparin, Yu P. Popov, A. Yu. Lugovsky, and S. I. Mu-khin, Astron. Astrophys. Trans. 25 (5–6), 419 (2006).
- O. M. Belotserkovskii, A. M. Oparin, and V. M. Chechetkin, Turbulence: new approaches (Cambridge Intern. Sci. Pub., 2005).
- А. Ю. Луговский, Ю. П. Попов, Журн. вычисл. мат. и мат. физики 55 (8), 1444 (2015).
- А. Ю. Луговский, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 89 (2), 120 (2012).
- А. Ю. Луговский, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 85(10), 901 (2008).
- Е. П. Велихов, А. Ю. Луговский, С. И. Мухин, Ю. П. Попов, В. М. Чечеткин, Астрон. журн. 84 (2), 177 (2007).
- Т. Г. Елизарова, А. А. Злотник, М. А. Истомина, Астрон. журн. 95 (1), 11 (2018).
- Т. Г. Елизарова, М. А. Истомина, Квазигазодинамический алгоритм для полярной системы координат и пример численного моделирования неустойчивостей в аккреционном диске, Препринт ин-та прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН № 92 (2016).
- P. Collela and P. R. Woodward, J. Comput. Phys. 54 (1), 174 (1984).
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)