[논문 리뷰] Pressure-driven outflow from a dynamo active disc

Axel Brandenburg, Wolfgang Dobler외 2명|arXiv (Cornell University)|2000. 03. 13.

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 자장이 발생하는 원환형 순환판의 수치 모델을 제시하며, 이는 자전축 근처 30도의 원뿔 영역을 따라 빠르고 압력 구동형의 외류를 생성한다. 이 외류는 축방향으로 운반된 자기장에 의해 봉인된다. 외류는 고온이며 밀도가 높고 각운동량이 낮으며, 디스크 외부 영역에는 더 느리지만 자기 에너지가 풍부한 외류가 존재한다. 이는 오리온의 BN/KL 영역과 유사하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 평균장 자기유체역학을 사용하여 자기장 생성 작용을 하는 원환형 순환판의 외류 역학을 모델링하기.
• 다이너모 작용에 의해 생성된 자기장이 외류의 구조와 봉인에 미치는 영향을 조사하기.
• 내부 및 외부 영역의 서로 다른 외류 성분을 형성하는 압력 및 관성력의 기여도를 규명하기.
• 모의된 외류 구조를 오리온 성운의 BN/KL 영역 관측 결과와 비교하기.

제안 방법

• 원환형 디스크 내부에서 자기장을 생성하기 위해 평균장 다이너모 모델을 사용하기.
• 3차원 원통좌표계에서 자기유체역학(MHD) 방정식을 해결하여 기체의 역학 및 자기장 진화를 모델링하기.
• 디스크에서 코로나로 이동하는 축방향 자기장의 운반을 추적하여 빠른 외류 원뿔을 봉인하기.
• 외류 성분의 각운동량, 온도 및 밀도 프로파일을 분석하여 압력 구동형과 관성력에 의한 유량을 구분하기.
• 모델을 사용하여 외류의 에너지 흐름, 특히 느린 외부 외류에서의 자기 에너지 운반을 계산하기.
• 모의된 외류 기하학적 형태 및 특성과 오리온의 관측된 BN/KL 영역를 비교하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 원환형 디스크에서 평균장 다이너모 작용이 어떻게 콘용된 빠른 외류를 형성하는가?
• RQ2 각도 방향으로 운반된 자기장이 빠른 외류 원뿔을 봉인하는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 압력과 관성력은 어떻게 서로 다른 내부 및 외부 외류 성분의 형성에 기여하는가?
• RQ4 모의된 외류 구조가 오리온의 BN/KL 영역의 관측된 형태 및 에너지 특성과 어느 정도 일치하는가?
• RQ5 느린 외부 외류는 자기 에너지를 얼마나 효율적으로 운반하는가?

주요 결과

• 약 30도의 반개구각을 가진 원뿔 영역 내에서 빠르고 압력 구동형 외류가 형성된다.
• 빠른 외류는 다이너모에 의해 생성된 축방향 자기장에 의해 봉인되며, 이 자기장은 디스크 코로나로 운반된다.
• 빠른 외류는 낮은 각운동량을 가지며, 주변 매질보다 고온이고 밀도가 높다.
• 원뿔의 반개구각은 디스크에서 높이가 증가함에 따라 약간 감소한다.
• 더 느린 외부 외류는 주변 간성간 매질로 상당한 자기 에너지를 운반한다.
• 전반적인 외류 구조는 오리온 성운의 BN/KL 영역에서 추론된 형태와 매우 유사하다.