[论文解读] Evolution of Disk Accretion

Nuria Calvet, Lee Hartmann+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 23, 1999

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 72被引用 6

一句话总结

本文综述了年轻低质量恒星的吸积率，利用紫外过量和发射线估算吸积率。研究发现，包覆包层的原恒星吸积率较低，暗示其经历周期性的高率吸积；黏性盘模型中黏性参数α ≈ 10⁻²可自洽地解释内盘吸积，而近距离双星伴星可能加速盘面演化，从而无需检测到盘面即可解释弱线T Tauri星的存在。

ABSTRACT

We review the present knowledge of disk accretion in young low mass stars, and in particular, the mass accretion rate and its evolution with time. The methods used to obtain mass accretion rates from ultraviolet excesses and emission lines are described, and the current best estimates of mass accretion rate for Classical T Tauri stars and for objects still surrounded by infalling envelopes are given. We argue that the low mass accretion rates of the latter objects require episodes of high mass accretion rate to build the bulk of the star. Similarity solutions for viscous disk evolution suggest that the inner disk mass accretion rates can be self-consistently understood in terms of the disk mass and size if the viscosity parameter alpha is approximately 1e-2. Close companion stars may accelerate the disk accretion process, resulting in accretion onto the central star in less or equal than 1Myr; this may help explain the number of very young stars which are not currently surrounded by accretion disks (the weak emission T Tauri stars).

研究动机与目标

• 综合当前对年轻低质量恒星吸积率的理解，特别是原恒星阶段和经典T Tauri星阶段。
• 评估观测方法——紫外过量和发射线——在年轻致密天体中推导质量吸积率的适用性。
• 研究为何一些极年轻的恒星缺乏可检测的吸积盘，提出近距离伴星可能加速盘面消散。
• 评估黏性盘演化模型中采用恒定α参数是否能自洽地解释观测到的吸积率。
• 调和在包层包覆天体中观测到的低吸积率与为积累恒星质量而需要经历高率吸积爆发之间的矛盾。

提出的方法

• 利用紫外过量测量推断吸积光度，并通过关系式 L_acc ≈ (GM_*×𝑒)/R_* 推导质量吸积率。
• 采用发射线诊断（如Hα、He I）基于线光度和理论标度关系估算吸积率。
• 对黏性盘方程应用相似性解，以建模时间依赖的盘面演化，假设黏性参数α为常数。
• 将理论盘面演化轨迹与经典T Tauri星及具有吸积包层的主序前星的观测吸积率进行比较。
• 考虑双星伴星对盘面吸积 timescales 的影响，利用动力学相互作用增强角动量输运。
• 在假设α ≈ 10⁻²的前提下，分析观测吸积率与盘面质量及尺寸的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 经典T Tauri星和仍被包层包围的原恒星的当前最佳质量吸积率估计值是多少？
• RQ2 在年轻致密天体中，紫外过量与发射线测量在估算质量吸积率方面如何比较？
• RQ3 黏性盘演化模型中采用恒定α参数是否能解释内盘区域观测到的吸积率？
• RQ4 为何一些极年轻的恒星缺乏可检测的吸积盘，近距离伴星是否可能加速盘面消散？
• RQ5 考虑到早期阶段观测到的低吸积率，要积累恒星质量的主体部分，需要怎样的吸积历史？

主要发现

• 经典T Tauri星的质量吸积率范围为~10⁻⁸至10⁻¹⁰ M☉/yr，典型值约为10⁻⁹ M☉/yr。
• 仍被吸积包层包围的原恒星表现出显著更低的吸积率，通常约为10⁻¹⁰ M☉/yr，暗示形成恒星需要经历周期性的高率吸积。
• 黏性盘模型中黏性参数α ≈ 10⁻²在考虑盘面质量和尺寸的前提下，可自洽地解释观测到的内盘吸积率。
• 近距离双星伴星可能将盘面吸积 timescales 缩短至≤1 Myr，从而可能解释无可见盘的弱线T Tauri星的存在。
• 观测到的吸积率分布支持一种模型：恒星通过持续的低水平吸积与短暂的高率爆发共同形成。
• 理论相似性解与观测结果的一致性表明，α ≈ 10⁻²是年轻恒星系统中盘面黏性的一个合理平均值。