[论文解读] The zoo of dwarf novae : illumination, evaporation and disc radius variation

J. M. Hameury, J. P. Lasota+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 8, 1999

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 14

一句话总结

本文研究了在热-viscous盘不稳定性模型中，通过吸积盘和次星的辐照，以及通过蒸发导致的内盘截断，如何再现矮新星中观察到的多样化爆发行为。通过结合标准黏滞参数与这些效应，该模型成功再现了复杂的光变曲线——包括长爆发、再次增亮以及类超级爆发行为——而无需引入潮汐不稳定性或极端黏滞系数变化。

ABSTRACT

In the framework of the dwarf nova thermal-viscous disc instability model, we investigate the combined effects on the predicted dwarf nova lightcurves of irradiating the accretion disc and the secondary star and of evaporating the inner parts of the disc. We assume the standard values of viscosity. We confirm the suggestion by Warner (1998) that the large variety of observed outbursts' behaviour may result from the interplay of these three effects. We are able to reproduce light curves reminiscent of those of systems such as RZ LMi or EG Cnc. We can obtain long lasting outbursts, very similar to superoutbursts, without assuming the presence of a tidal instability.

研究动机与目标

• 在标准热-viscous盘不稳定性模型内，解释观测到的矮新星爆发行为的广泛多样性，包括长爆发和再次增亮。
• 研究辐照吸积盘和次星对盘稳定性及光变曲线形态的联合影响。
• 评估通过蒸发导致的内盘截断在稳定盘和改变爆发周期方面的作用。
• 探讨是否可在不假设潮汐不稳定性或极端黏滞系数变化的前提下，使长爆发和类超级爆发行为自然出现。
• 通过表明辐照和蒸发可模拟此类效应，挑战以往基于光变曲线拟合得出的黏滞系数值的常规解释。

提出的方法

• 使用标准 $α$-预设黏滞系数的热-viscous盘不稳定性模型，对矮新星光变曲线进行数值建模。
• 引入辐照效应：白矮星的辐射照亮盘和次星，改变局部加热和质量转移速率。
• 通过假设基于磁矩 $2 \times 10^{30}$ G cm³的磁截断半径，对内盘蒸发进行建模。
• 使用时间依赖的流体动力学代码模拟盘演化，包括次星的质量转移和向白矮星的吸积。
• 应用临界面密度准则，通过 $t_{\text{rec}} = f M_{\text{crit}} / \dot{M}_{\text{tr}}$ 估算盘质量与爆发周期。
• 系统性地改变辐照水平、内盘半径和黏滞系数，以探索参数空间并再现观测到的光变曲线。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不引入潮汐不稳定性的情况下，盘和次星的辐照是否能解释像U Gem和EG Cnc这样的系统中观测到的长爆发和再次增亮？
• RQ2 在热-viscous模型中，内盘蒸发（截断）在多大程度上能稳定盘并改变爆发周期？
• RQ3 辐照和蒸发如何共同影响矮新星爆发的形状和持续时间，特别是在RZ LMi或WZ Sge等极端行为系统中？
• RQ4 如果包含辐照，是否可用标准黏滞系数值再现正常爆发与长爆发之间的交替行为？
• RQ5 当考虑辐照和蒸发时，观测到的光变曲线对真实黏滞系数 $\alpha$ 的取值施加了何种限制？

主要发现

• 次星的辐照可在爆发期间诱导增强的质量转移，从而解释U Gem（1985年）的长时标爆发以及EG Cnc中观测到的再次增亮现象。
• 通过蒸发导致的内盘截断可稳定盘，抑制长爆发后的振荡，并延长爆发周期，当内半径超过某一临界值时，盘将完全稳定。
• 该模型成功再现了类似RZ LMi和EG Cnc的光变曲线，包括超级爆发后紧随的密集正常爆发，而无需在休眠期假设过高的 $\alpha$ 值。
• 若包含辐照和盘截断，即使使用标准 $\alpha$ 值，也可再现WZ Sge类系统中观测到的长周期，从而避免了对 $\alpha < 10^{-4}$ 的需求。
• 爆发周期 $t_{\text{rec}}$ 并不能仅通过内半径自由调节；数值模拟表明 $f \approx 0.1$（即转移质量的10%），限制了可实现的爆发周期范围。
• 本研究表明，基于光变曲线拟合的黏滞系数值的确定远比以往认为的复杂，因为辐照和蒸发可模拟出极端 $\alpha$ 值的效应。