[論文レビュー] Pressure-driven outflow from a dynamo active disc

Axel Brandenburg, Wolfgang Dobler+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 13, 2000

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies被引用数 2

ひとこと要約

本論文では、回転軸に近い30度の円錐領域に沿って高速で圧力駆動の噴流を生成するダイナモ作用を示す降着円盤の数値モデルを提示する。この噴流は、方位方向に運ばれる磁場によって閉じ込められており、高温で密度が高く、角運動量が小さい。円盤の外側領域には、より遅いが磁場エネルギーに富んだ噴流が存在し、オリオンのBN/KL領域とよく似ている。

ABSTRACT

We present a numerical model of an accretion disc with mean-field dynamo action that develops a fast pressure-driven outflow within a cone near the rotation axis and a slower centrifugally driven outflow in the outer parts of the disc. The fast outflow in the cone is confined by the azimuthal field which is produced by the dynamo in the disc and advected to the disc corona. The fast outflow has low angular momentum and, in the presence of magnetic fields, is hotter and denser than its surroundings. The cone's half-opening angle is about 30 degrees near the disc and decreases slightly with height. The slow outflow transports significant amounts of magnetic energy into the surrounding medium. The general structure of the outflow is similar to that inferred for the BN/KL region in the Orion Nebula.

研究の動機と目的

• 平均場磁気流体力学を用いて、ダイナモ作用を示す降着円盤内の噴流の力学をモデル化すること。
• ダイナモ作用によって生成される磁場が、噴流の構造と閉じ込めに与える影響を調査すること。
• 圧力および遠心力が、円盤の内側と外側領域における異なる噴流成分の形成に果たす役割を特定すること。
• シミュレーションで得られた噴流構造を、オリオン星雲のBN/KL領域の観測結果と比較すること。

提案手法

• 降着円盤内での磁場生成を模擬するために平均場ダイナモモデルを用いる。
• 3次元の円柱座標系において磁気流体力学（MHD）方程式を解き、ガスの運動および磁場の進化をモデル化する。
• 円盤からコロナへと運ばれる方位方向の磁場を追跡し、高速噴流の円錐状領域を閉じ込める。
• 噴流成分の角運動量、温度、密度プロファイルを分析することで、圧力駆動型と遠心力駆動型の流れを区別する。
• モデルを用いて、特に遅い外側の噴流における磁場エネルギー輸送のエネルギーフラックスを計算する。
• シミュレーションされた噴流の幾何学的形状および物理的性質を、オリオンにおける観測されたBN/KL領域と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 降着円盤における平均場ダイナモ作用は、どのようにコリメートされた高速噴流を形成するのか？
• RQ2 方位方向に運ばれる磁場が、高速噴流の円錐状領域を閉じ込める役割を果たすのか？
• RQ3 圧力および遠心力は、内側と外側の異なる噴流成分の形成にどのように寄与するのか？
• RQ4 シミュレーションされた噴流構造は、オリオン星雲のBN/KL領域の観測された形態およびエネルギー的性質とどの程度一致するのか？
• RQ5 遅い外側の噴流による磁場エネルギー輸送の効率はどの程度か？

主な発見

• 高速で圧力駆動の噴流が、円盤の回転軸に近い約30度の半開口角の円錐領域に形成される。
• 高速噴流は、ダイナモによって生成され、コロナへと運ばれる方位方向の磁場によって閉じ込められている。
• 高速噴流は角運動量が低く、周囲の媒体よりも高温で密度が高い。
• 円錐の半開口角は、円盤からの高さが増加するにつれてわずかに減少する。
• 遅い外側の噴流は、周囲の星間媒体へ顕著な磁場エネルギーを輸送する。
• 全体的な噴流構造は、オリオン星雲におけるBN/KL領域に推定される形態とよく一致する。