本文研究了黑洞周圍強烈扭曲的薄盤的動力學。作者使用兩種方法進行研究:
廣義相對論流體力學模擬:作者使用H-AMR代碼模擬了半徑較小的環狀盤(環)。他們初始化一個有扭曲的環,並研究了數十個軌道周期內的演化。
近似解析的"環理論":作者推廣了Fairbairn & Ogilvie (2021a)提出的環理論到Kerr度規。
模擬結果與環理論非常吻合,直到扭曲幅度ψ達到臨界值ψc。當ψ>ψc時,環進入"反彈"模式,尺度高度在一個軌道周期內劇烈變化。作者解析地推導並數值驗證了在非克普勒區域,ψc約為(r/rg)^(-1/2)。
當尺度高度反彈時,垂直速度變得超音速,導致"噴嘴"衝擊,即氣體在尺度高度極小值處相撞。這些噴嘴衝擊會在10-20個軌道周期內減弱扭曲,但環理論無法捕捉到這一過程。噴嘴衝擊引起的耗散導致流入時間尺度比未扭曲的α盤快1-2個數量級,可能導致快速的變化。作者還提出,足夠強的扭曲可能使盤自我調節到ψc附近的幅度。
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