[论文解读] Supercritical Disk Accretion with Mass Loss

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

High-pressure geophysics and materials被引用 12

一句话总结

本文提出了一套理论模型，用于描述致密天体周围的超爱丁顿吸积盘，其中考虑了由辐射压驱动的质量喷流。通过解析与数值方法，模型研究了存在质量损失的粘滞吸积盘结构，揭示了辐射俘获与汤姆孙散射如何塑造可观测包层——这对解释SS 433和活动星系核等源具有关键意义。

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.

研究动机与目标

• 建立非保守超爱丁顿吸积的理论模型，考虑粘滞吸积盘中的质量喷流。
• 解释由辐射驱动喷流形成的喷流包层的形成机制及其观测特性。
• 研究轫致辐射吸收与汤姆孙散射在塑造包层结构中的作用。
• 开发一种数值方法，用于计算存在质量损失的粘滞吸积盘结构。
• 为解释SS 433和星系核等高光度源提供理论框架。

提出的方法

• 采用Shakura & Sunyaev (1973)提出的超爱丁顿吸积情景，其中辐射压驱动物质从盘面喷出。
• 应用经典吸积盘方程，推导在超爱丁顿条件下盘结构的解析解。
• 开发一种数值方案，求解包含质量喷流的粘滞吸积盘结构，同时满足能量与动量守恒。
• 在包层中建模辐射转移，考虑轫致辐射吸收与光子的汤姆孙散射。
• 结合辐射压、质量损失与能量输运，描述盘-包层系统。
• 在局部热动平衡与辐射平衡的假设下求解盘结构方程。

实验结果

研究问题

• RQ1 质量喷流如何影响超爱丁顿吸积盘的结构？
• RQ2 由辐射驱动喷流形成的包层具有哪些可观测特征？
• RQ3 轫致辐射吸收与汤姆孙散射如何影响包层的出射谱？
• RQ4 在存在质量损失的超爱丁顿吸积中，何种条件可实现稳定的粘滞吸积？
• RQ5 该模型能否解释SS 433和星系核等源的观测特性？

主要发现

• 该模型成功再现了由于辐射压与质量喷流作用，在超爱丁顿吸积盘周围形成致密、辐射俘获的包层。
• 汤姆孙散射显著影响光学厚度与出射辐射，导致包层呈现平坦且自吸收的谱型。
• 轫致辐射吸收在辐射俘获中起关键作用，增强有效光学深度并改变能量分布。
• 数值方案实现了对含质量损失的粘滞吸积盘结构的自洽计算，验证了模型的内部一致性。
• 包层结构对吸积率与质量损失率高度敏感，在超爱丁顿光度下可产生可观测特征。
• 该模型为SS 433和活动星系核中观测到的准直喷流与宽发射线提供了合理解释。