[论文解读] Mechanisms for the Outbursts of Soft X-ray Transients

J. P. Lasota, Ramesh Narayan+1 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 1996

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 1被引用 9

一句话总结

本文提出，软X射线暂现源（SXTs）中的爆发是由冷、开普勒型吸积盘外区的热不稳定性或质量转移驱动的不稳定性所触发的，该吸积盘在较大过渡半径处截断，内部则转变为热的、主导吸积的流。该模型通过使用物理上合理的粘性参数（αt）解释了观测到的爆发重复时间，避免了假设吸积盘延伸至最内稳定圆轨道时所需的不切实际的低值。

ABSTRACT

We show that the Keplerian thin disk in quiescent Soft X-ray Transients cannot extend down to the last stable orbit around the central black hole. We analyse the properties of the Narayan, McClintock & Yi (1996) model of quiescent Soft X-ray Transients in which the cold Keplerian disk has its inner edge at a large transition radius and transforms to a hot, advection-dominated flow on the inside. We show that outbursts of transient sources could be triggered in this model either by a pure thermal accretion disk instability or by a disk instability generated by an enhanced mass transfer from the stellar companion. Both mechanisms operate in the outer thin disk and could be at work, either in different systems or in the same system at different epochs, depending on the mass transfer rate and the value of the viscosity parameter $α_t$ of the thin disk. We show that the recurrence time between outbursts in SXTs can be explained with values of $α_t$ similar to these required by the dwarf nova disk instability model instead of the unreasonably low values needed in the model in which the thin disks extends down to the last stable orbit. We extend the Narayan, McClintock & Yi (1996) model to the case when the outer disk is non-stationary. We show that such disk is too cold to account for the observed UV flux. This difficulty is common to all models in which the outer disk is assumed to be optically thick.

研究动机与目标

• 解决假设薄盘延伸至最内稳定圆轨道的模型所需粘性参数值之间的差异。
• 研究SXTs中的爆发是否可由热盘不稳定性或伴星质量转移增强触发。
• 考察非定常外盘对紫外辐射通量和模型一致性的影响。
• 将Narayan、McClintock与Yi（1996）的模型扩展，以包含真实的盘截断和过渡物理过程。
• 证明合理的粘性参数αt值可重现观测到的爆发重复时间。

提出的方法

• 分析静止状态SXTs中冷开普勒盘的结构，假设其在大过渡半径处截断，而非延伸至最后稳定轨道。
• 将热不稳定性判据应用于外薄盘，以确定爆发开始的条件。
• 评估伴星质量转移增强在外盘不稳定性触发中的作用。
• 考虑外盘在过渡半径以内向热、主导吸积流的过渡过程。
• 使用非定常盘模型评估外盘的热结构和紫外辐射发射。
• 将外盘预测的紫外通量与观测结果比较，以检验模型的可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如果薄盘未延伸至最内稳定圆轨道，SXTs中的爆发重复时间能否用物理上合理的粘性参数解释？
• RQ2 当薄盘在大半径处截断时，SXTs中的爆发可能由哪些机制触发？
• RQ3 伴星质量转移增强如何影响外盘中盘不稳定的触发？
• RQ4 为何非定常模型中外盘无法产生足够的紫外通量，这对模型有效性意味着什么？
• RQ5 从冷薄盘向过渡半径内热主导吸积流的转变是否能解释SXTs中观测到的爆发行为？

主要发现

• 静止状态SXTs中的开普勒薄盘无法延伸至最后稳定轨道，必须在大过渡半径处截断。
• 爆发可由热盘不稳定性或质量转移增强触发，具体取决于系统的粘性参数和质量转移速率。
• 该模型使用与矮新星盘不稳定性模型一致的粘性参数（αt）解释了观测到的爆发重复时间，避免了不切实际的低值。
• 非定常外盘温度过低，无法解释观测到的紫外通量，因此假设外盘光学厚的模型无效。
• 在过渡半径内，从冷薄盘向热、主导吸积流的过渡是一种可行的SXT爆发机制。