[论文解读] 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 2

一句话总结

本文提出了一种发电机活动吸积盘的数值模型，该模型在旋转轴附近形成一个30度锥角范围内的快速、由压力驱动的喷流，其受方位角方向输运的磁场约束。喷流温度高、密度大，角动量较低，而盘外区域则存在一个较慢、磁能丰富的喷流，整体结构与猎户座BN/KL区域高度相似。

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.

研究动机与目标

• 使用平均场磁流体动力学模拟吸积盘中喷流的动力学行为。
• 研究由发电机效应产生的磁场如何影响喷流的结构与约束。
• 确定压力与离心力在塑造盘内与外区域不同喷流组分中的作用。
• 将模拟的喷流结构与猎户座星云BN/KL区域的观测结果进行比较。

提出的方法

• 采用平均场发电机模型，模拟吸积盘内部磁场的生成过程。
• 在三维柱坐标系中求解磁流体动力学（MHD）方程，以模拟气体动力学与磁场演化。
• 追踪方位角方向磁场从盘面输运至冕区，以约束快速喷流锥。
• 分析喷流组分的角动量、温度与密度分布，以区分由压力驱动与离心力驱动的喷流。
• 利用模型计算喷流的能量通量，特别是慢速外区喷流中磁能的传输。
• 将模拟的喷流几何形态与性质与猎户座星云中BN/KL区域的观测结果进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 吸积盘中的平均场发电机效应如何导致准直、高速喷流的形成？
• RQ2 方位角方向输运的磁场在约束高速喷流锥中起什么作用？
• RQ3 压力与离心力如何共同促成内区与外区喷流组分的形成？
• RQ4 模拟的喷流结构在多大程度上与猎户座星云BN/KL区域的观测形态与能量特性相匹配？
• RQ5 慢速外区喷流在磁能传输方面的效率如何？

主要发现

• 在靠近盘旋转轴的约30度半开角锥形区域内，形成了快速、由压力驱动的喷流。
• 快速喷流受发电机效应产生的方位磁场约束，该磁场被输运至盘面冕区。
• 快速喷流的角动量较低，且比周围介质更热、更致密。
• 随着距盘面高度的增加，锥形区域的半开角略有减小。
• 较慢的外区喷流将显著的磁能输运至周围星际介质。
• 整体喷流结构与猎户座星云BN/KL区域所推断的形态高度相似。