Магниторотационная неустойчивость в кеплеровских дисках: нелокальный подход

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В рамках нелокального подхода пересмотрен модальный анализ малых возмущений кеплеровского течения идеального газа, приводящих к магниторотационной неустойчивости, как в постоянном вертикальном магнитном поле, так и в случае радиально изменяющейся фоновой альвеновской скорости. Моды магниторотационных возмущений описываются дифференциальным уравнением типа уравнения Шрёдингера с некоторым эффективным потенциалом, включающим в простом случае, когда альвеновская скорость постоянна по радиусу, “отталкивающий” ($1/r^2$) и “притягивающий” ($-1/r^3$) члены. Учёт радиальной зависимости фоновой альвеновской скорости приводит к качественному изменению формы эффективного потенциала. Показано, что в “неглубоких”' потенциалах нет стационарных уровней энергии, соответствующих неустойчивым модам $\omega^2$< 0. В тонких аккреционных дисках длина волны возмущения $\lambda = 2\pi/k_z$ меньше полутолщины $h$ диска только в “глубоких” потенциалах. Найдена предельная величина фоновой альвеновской скорости $(c_A)_cr$, выше которой магниторотационная неустойчивость не возникает. В тонких аккреционных дисках при малой фоновой альвеновской скорости $c_A\ll (c_A)_cr$ инкремент магниторотационной неустойчивости $\omega \approx -\sqrt {3}ic_Ak_{z}$ подавлен по сравнению со значением, получаемым в локальном анализе возмущений.

Об авторах

Николай Иванович Шакура

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга

доктор физико-математических наук, профессор

Константин Александрович Постнов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга; Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: kpostnov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1705-617X
Scopus Author ID: 7004225195
ResearcherId: AAT-6111-2020
доктор физико-математических наук, профессор

Дмитрий Алексеевич Колесников

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга; Tel-Aviv University, Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy

Email: kolesnikovkda@gmail.com
кандидат физико-математических наук

Галина Владимировна Липунова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга; Max-Planck-Institut für Radioastronomie

Email: galja@sai.msu.ru
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Список литературы

  1. Shakura N. I., Sunyaev R. A., Astron. Astrophys., 24 (1973), 337
  2. Bisnovatyi-Kogan G. S., Lovelace R. V. E., New Astron. Rev., 45 (2001), 663
  3. Lipunova G., Malanchev K., Shakura N., Accretion Flows in Astrophysics, Astrophysics and Space Science Library, 454, Ed. N. Shakura, Springer, Cham, 2018, 1
  4. Boneva D. V. et al., Astron. Astrophys., 652 (2021), A38
  5. Somov B. V. et al., Adv. Space Res., 32 (2003), 1087
  6. Велихов Е. П., ЖЭТФ, 36 (1959), 1398
  7. Chandrasekhar S., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 46 (1960), 253
  8. Strutt J. W. (Lord Rayleigh), Proc. R. Soc. Lond. A, 93 (1917), 148
  9. Parker E. N., Astrophys. J., 145 (1966), 811
  10. Balbus S. A., Hawley J. F., Astrophys. J., 376 (1991), 214
  11. Balbus S. A., Hawley J. F., Rev. Mod. Phys., 70 (1998), 1
  12. Hawley J. F., Gammie C. F., Balbus S. A., Astrophys. J., 440 (1995), 742
  13. Sorathia K. A. et al., Astrophys. J., 749 (2012), 189
  14. Hawley J. F. et al., Astrophys. J., 772 (2013), 102
  15. Kato S., Fukue J., Mineshige S., Black-Hole Accretion Disks, Kyoto Univ. Press, Kyoto, Japan, 1998
  16. Shakura N., Postnov K., Mon. Not. R. Astron. Soc., 451 (2015), 3995
  17. Zou R. et al., Phys. Rev. E, 101 (2020), 013201
  18. Papaloizou J., Szuszkiewicz E., Geophys. Astrophys. Fluid Dyn., 66 (1992), 223
  19. Kumar S., Coleman C. S., Kley W., Mon. Not. R. Astron. Soc., 266 (1994), 379
  20. Gammie C. F., Balbus S. A., Mon. Not. R. Astron. Soc., 270 (1994), 138
  21. Curry C., Pudritz R. E., Sutherland P. G., Astrophys. J., 434 (1994), 206
  22. Latter H. N., Fromang S., Faure J., Mon. Not. R. Astron. Soc., 453 (2015), 3257
  23. Knobloch E., Mon. Not. R. Astron. Soc., 255 (1992), 25P
  24. Dubrulle B., Knobloch E., Astron. Astrophys., 274 (1993), 667
  25. Shakura N. I., Lipunova G. V., Mon. Not. R. Astron. Soc., 480 (2018), 4273
  26. Shakura N., Postnov K., Mon. Not. R. Astron. Soc., 448 (2015), 3697
  27. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, М., 1989
  28. Flügge S., Practical Quantum Mechanics, Springer-Verlag, Berlin, 1971
  29. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Гидродинамика, Наука, М., 1986
  30. Acheson D. J., Elementary Fluid Dynamics, Clarendon Press, Oxford, 1990
  31. Shakura N., Postnov K., Accretion Flows in Astrophysics, Astrophysics and Space Science Library, 454, Ed. N. Shakura, Springer, Cham, 2018, 393
  32. Salmeron R., Königl A., Wardle M., Mon. Not. R. Astron. Soc., 375 (2007), 177
  33. Bai X.-N., Stone J. M., Astrophys. J., 769 (2013), 76
  34. Curry C., Pudritz R. E., Mon. Not. R. Astron. Soc., 281 (1996), 119
  35. Левитан Б. М., Саргсян И. С., Операторы Штурма—Лиувилля и Дирака, Наука, М., 1988

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).