[論文レビュー] Supercritical Disk Accretion with Mass Loss

G. V. Lipunova|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 1999

High-pressure geophysics and materials被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、放射圧によって駆動される質量噴流を組み込んだ、コンパクトな天体まわりの過超臨界降着円盤の理論的モデルを開発する。解析的および数値的手法を用いて、質量損失を伴う拡散円盤の構造をモデル化し、放射能捕獲とトムソン散乱が観測可能なエンベロープを形作る仕組みを示す。これは、SS 433 や活動銀河核のような天体を説明する上で重要な要因である。

ABSTRACT

We consider supercritical accretion onto a compact object when the accretion rate exceeds its value derived from the Eddington limit: L_{Edd}/c^2. We use the scenario that was proposed by Shakura and Sunyaev (1973) for the supercritical regime, according to which matter flows out of the gas-disk surface under radiation pressure. An analytic solution of the accretion-disk structure is obtained for this scenario by using classical equations. An attempt is made to construct a model for nonconservative supercritical accretion with advection. To this end, we develop a numerical scheme for calculating the structure of an advective disk with mass outflow. The goal of solving the problem of a supercritical disk with mass loss is to explain accreting sources with outflowing envelopes, for example, SS 433 and galactic nuclei. The structure and observational manifestations of the envelope which forms around a supercritical disk are considered by taking into account bremsstrahlung absorption and Thomson scattering of photons.

研究の動機と目的

• 非保存的過超臨界降着に伴う質量噴流を伴う拡散円盤をモデル化すること。
• 過超臨界降着系における噴流を伴うエンベロープの形成および観測的性質を説明すること。
• ブレムストラール吸収およびトムソン散乱がエンベロープ構造に与える役割を調査すること。
• 質量損失を伴う拡散円盤構造を計算するための数値スキームを開発すること。
• SS 433 や銀河核のような高光度天体を解釈する理論的枠組みを提供すること。

提案手法

• 放射圧が円盤表面から物質を駆り出すという、Shakura & Sunyaev (1973) の過超臨界降着の設定を用いる。
• 古典的降着円盤方程式を適用し、過超臨界条件下における円盤構造の解析的解を導出する。
• エネルギーおよび運動量保存を組み込んだ、質量噴流を伴う拡散円盤構造を解くための数値スキームを開発する。
• エンベロープ内の放射伝達をモデル化し、ブレムストラール吸収およびトムソン散乱を考慮する。
• 放射圧、質量損失、エネルギーの拡散を組み合わせて、円盤-エンベロープ系を記述する。
• 局所熱力学的平衡および放射平衡の仮定の下で、円盤構造方程式を解く。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量噴流は過超臨界降着円盤の構造にどのように影響するか？
• RQ2 放射圧駆動の噴流によって形成されたエンベロープの観測的特徴は何か？
• RQ3 ブレムストラール吸収およびトムソン散乱は、エンベロープの放射出射スペクトルにどのように影響するか？
• RQ4 質量損失を伴う過超臨界状態において、安定した拡散降着が成立する条件は何か？
• RQ5 このモデルは、SS 433 や銀河核の観測的性質を説明できるか？

主な発見

• 放射圧と質量噴流のおかげで、過超臨界円盤の周囲に密度が高く放射能捕獲されたエンベロープが形成されることを、モデルがうまく再現した。
• トムソン散乱は光学濃度と放射出射に顕著な影響を与え、エンベロープ内で平坦で自己吸収されたスペクトルを生じさせる。
• ブレムストラール吸収は放射能捕獲の主要因となり、有効光学濃度を高め、エネルギー分布を変化させる。
• 数値スキームにより、質量損失を伴う拡散円盤構造の自己整合的計算が可能となり、モデルの内部整合性が検証された。
• エンベロープ構造は降着率および質量損失率に強く依存しており、超Eddington光度で顕著な観測的特徴が現れる。
• 本モデルは、SS 433 や活動銀河核で観測される集束された噴流および広帯域の発光線を説明するのに妥当な根拠を提供する。